1 1葡萄和葡萄酒研究所,广西农业科学学院,南宁530007,中国2个国家主要的保护和利用亚热带农用生物库,甘蔗生物学的主要实验室广东现代农业实验室,合成生物学的主要实验室,农业和农村事务部,农业基因组学研究所,中国农业科学院农业学院,深圳518000,中国518000,中国4 liuzhou水果生产技术指导站Feicui Liang,Zhuyifu Chen *相应的作者,电子邮件:xuxiaodong@caas.cn; 18977986390@163.com1葡萄和葡萄酒研究所,广西农业科学学院,南宁530007,中国2个国家主要的保护和利用亚热带农用生物库,甘蔗生物学的主要实验室广东现代农业实验室,合成生物学的主要实验室,农业和农村事务部,农业基因组学研究所,中国农业科学院农业学院,深圳518000,中国518000,中国4 liuzhou水果生产技术指导站Feicui Liang,Zhuyifu Chen *相应的作者,电子邮件:xuxiaodong@caas.cn; 18977986390@163.com
在传统上重要但被忽视的植物物种(NUP)中固有的潜力的努力具有不同的范围,成功和短缺。关于NUP的研究主要集中在具有社会经济潜力的土著果树上。关于马拉维NUP的大多数发表的文献一直是野生水果的驯化,这是ICRAF自1990年代初以来由ICRAF领导的议程。关注其他植物群,例如土著蔬菜,根和块茎受到限制。野生植物驯化是促进其利用的关键倡议。然而,由于现有的植物生物多样性威胁,需要以保护作用。这篇综述利用了从各种搜索引擎获得的文献,试图进行分类研究,以促进马拉维记录未充分利用的植物的驯化。已经注意到,存在不平衡和不协调的研究重点。大多数物种
摘要 12 葡萄的驯化过程促进了所需性状的固定。与有性生殖相比,通过扦插进行葡萄的无性繁殖更容易保存这些基因型。尽管如此,即使是无性繁殖,由于基因组中潜在的遗传体细胞突变,同一葡萄园内也常常会出现不同的表型。然而,这些突变并不是影响表型的唯一因素。除了体细胞变异外,表观遗传变异也被认为是调节驯化过程中获得的表型变异的关键因素。这些表观等位基因的出现可能对葡萄的驯化产生了显著影响。本研究旨在调查驯化过程对栽培葡萄甲基化模式的影响。对栽培和野生种质进行了低代表性亚硫酸盐测序。结果显示,栽培葡萄 24 的甲基化水平高于野生葡萄。野生和栽培葡萄之间的差异甲基化分析共鉴定出 9955 26 个差异甲基化胞嘧啶,其中 78% 在栽培葡萄中高甲基化。功能分析表明,核心甲基化基因(在野生和栽培种质中持续甲基化的基因)与应激反应和萜类/异戊二烯类代谢过程有关。而呈现差异甲基化的基因与靶向过氧化物酶体的蛋白质、乙烯 31 调节、组蛋白修饰和防御反应有关。此外,我们的研究结果 32 表明,环境诱导的 DNA 甲基化模式至少部分受野生葡萄种质的原产地引导。总的来说,我们的研究结果 34 揭示了表观等位基因在葡萄驯化历史中可能发挥的关键作用。36
摘要 玉米(Zea mays ssp. mays)是当今世界产量最高的作物,广泛用作食品、饲料和各种工业产品的原料。玉米产量的不断提高是植物育种和现代农业成功的见证。在驯化和历史育种过程中,人类对其形态和生理性状进行了强烈的选择,以利于生态适应、产量和营养价值的提高以及收获。玉米功能基因组学研究的最新进展极大地深化和扩展了我们对玉米驯化和遗传改良的分子和遗传基础的认识。在本文中,我们总结了玉米驯化和驯化后遗传改良的关键性状和调控基因,并对如何利用这些知识来加速未来的玉米育种进行了前瞻性的展望。
人们对使用基因组编辑技术驯化野生植物或加速改良弱驯化作物(即从头驯化)有着浓厚的兴趣。在本文中,我们讨论了有前景的遗传策略,重点是植物发育。重要的是,基因组编辑使我们摆脱了对随机诱变或种内多样性的依赖,使我们能够从多样性中更广泛地寻找解决方案。然而,对多样性复杂遗传学的了解不足限制了创新。除了遗传学之外,我们还敦促合乎道德地使用本土知识、本土植物和民族植物学。从头驯化仍然需要通过表型选择进行常规育种,特别是在为不同的环境和文化开发作物时。事实上,将基因组编辑与选择性育种结合起来可以比单独使用任何一种技术更快地取得更好的成果。驯化是复杂的,尚未完全理解,涉及植物生物学和人类文化的许多方面的变化。从头驯化的成功需要仔细关注历史和跨越传统界限的合作。
未来的可持续农业将依赖于能够耐受生物和非生物胁迫、只需要最少的水和养分投入、并且能够以最小的碳足迹种植的作物。满足这些要求的野生植物在自然界中比比皆是,但通常产量较低。因此,用产量较低但恢复力强的品种取代目前的高产作物将需要做出艰难的权衡,即增加种植面积以产生相同的产量。种植更多的土地会减少自然资源、减少生物多样性并增加我们的碳足迹。可持续集约化可以通过增加已经具有恢复力的未充分利用或野生植物品种的产量来实现,但通过常规育种计划实现这一目标可能是一个长期的前景。利用诱变技术对孤儿或作物野生亲缘种进行从头驯化是一种获得高产恢复力作物的替代且快速的方法。借助新的精确分子技术,应该能够在比农业史上任何时候都短得多的时间内实现经济可持续的产量。
驯化是一个动态且持续的过程,通过选择理想的农作物特征来将野生物种转化为栽培物种,以满足人类的需求,例如口味、产量、储存和栽培方法。人类的植物驯化始于大约 12,000 年前的新月沃地,并传播到世界各地,包括中国、中美洲、安第斯山脉和近大洋洲、撒哈拉以南非洲和北美东部。印度河流域文明在豆科植物的驯化中发挥了重要作用。木豆、黑豆、绿豆、扁豆、蛾豆和马豆等作物起源于印度次大陆,新石器时代的考古记录表明这些作物最早是由该地区的早期文明驯化的。野生祖先驯化并进化为当今的优良品种,对全球粮食供应和农作物改良做出了重要贡献。此外,食用豆科植物通过保护人类健康和最大限度地减少气候变化影响,为粮食安全做出了贡献。在驯化过程中,豆科作物物种经历了严重的遗传多样性丧失,品种中仅保留了非常狭窄的变异范围。在种子传播和跨大陆移动过程中,遗传多样性进一步减少。一般来说,只有少数性状在整个物种的驯化过程中具有突出地位,例如抗碎裂性、种子休眠丧失、茎生长行为、开花-成熟期和产量性状。因此,识别和了解驯化反应位点通常有助于加速新物种的驯化。导致驯化结果发生重大改变的基因和代谢途径可能有助于新作物的快速驯化。此外,“组学”科学、基因编辑技术和功能分析的最新进展将加速新作物物种的驯化和作物改良,而不会损失太多遗传多样性。在这篇评论中,我们讨论了主要粮食作物的起源、多样性中心和种子移动
未来的可持续农业将依赖于能够耐受生物和非生物胁迫、只需要最少的水和养分投入、并且能够以最小的碳足迹种植的作物。满足这些要求的野生植物在自然界中比比皆是,但通常产量较低。因此,用产量较低但恢复力强的品种取代目前的高产作物将需要做出艰难的权衡,即增加种植面积以产生相同的产量。种植更多的土地会减少自然资源、减少生物多样性并增加我们的碳足迹。可持续集约化可以通过增加已经具有恢复力的未充分利用或野生植物品种的产量来实现,但通过常规育种计划实现这一目标可能是一个长期的前景。利用诱变技术对孤儿或作物野生亲缘种进行从头驯化是一种获得高产恢复力作物的替代且快速的方法。借助新的精确分子技术,应该能够在比农业史上任何时候都短得多的时间内实现经济可持续的产量。
摘要目的:多发性磁共振(MR)图像的存在增加了可用于诊断和治疗脑癌患者的临床信息水平。但是,获取完整的多元图像MR图像的完整集并不总是可行的。在这项研究中,我们开发了一种最先进的深度学习卷积神经网络(CNN),用于跨三个标准的MRI对比度,用于大脑的三个标准MRI对比度。方法:在本研究中使用了477例临床诊断患有神经胶质瘤脑癌的477例患者的BRATS'2018 MRI数据集,每位患者患有T1加权(T1),T2加权(T2)和FLAIR对比度。分别将其分别分为64%,16%和20%,分别为培训,验证和测试集。我们开发了一个U-NET模型,以学习与三个MRI对比度的目标图像对比的源图像的非线性映射。使用于点误差(MSE)成本函数,0.001学习率的ADAM优化器和120个时期,批次大小为32。通过计算MSE,平均绝对误差(MAE),峰值信噪比(PSNR)和结构相似性指数(SSIM)来评估生成的合成MR图像。结果:与我们的模型一起生成的合成-MR图像几乎与测试数据集上的真实图像有关所有翻译的区别,除了合成的素质图像的质量略低,并且显示出细节的丢失。我们的结果与Brats数据集上其他深度学习模型的最佳报告结果一样好。六个翻译中平均PSNR,MSE,MAE和SSIM值的范围分别为29.44–33.25 dB,0.0005–0.0012,0.0086–0.0149和0.932–0.946。结论:我们的U-NET模型表明,它可以在跨大脑MRI对比度上准确地执行图像图像翻译。由于多重激发MRIS的可用性,这种方法可能在改善临床决策和更好地诊断脑癌患者的临床使用方面具有很大的希望。这种方法可能在临床上相关,并设定明显的步骤以有效地填充没有其他MR序列的缺乏空隙。