植物育种的科学对人类最大的挑战之一是至关重要的:需要喂,衣服,和滋养世界日益增长的人口的极端气候,水资源减少,可再生能源的要求,和我们的环境管理的责任。
这里我们总结11最大的里程碑和创新现代agrigenomics支持人类在满足这一全球性挑战。
继承的原则- 1865
孟德尔通过他在豌豆植物的工作,发现了遗传的基本规律。他推断基因都是成对和继承是不同的单位,分别来自父母。孟德尔跟踪父母基因的分离和外表在随后的后代为显性或隐性特征。他认识到数学的模式从一代一代的继承。孟德尔遗传定律有:
1)分离定律:每一个遗传性状是由一对基因定义的。父母的基因是随机分离性细胞,生殖细胞只包含一个基因的一对。因此,后代继承一个遗传基因来自父母当生殖细胞结合的受精。
2)独立分配定律:基因对不同特征分别排序从一个另一个,这样的产业特征不依赖于继承另一个。
3)优势定律:有机体与替代形式的基因表达的形式占主导地位。
孟德尔遗传实验进行豌豆植物花了八年(1856 - 1863),他于1865年发表了他的结果。1
纯系理论- 1903
威廉Johannsen首次提出基因型和表现型之间的区别在遗传研究于1909年在丹麦工作。2之间的区别是生物体的遗传倾向,他们的基因型,和那些性情的方式表现的物理特性的生物,他们的表型。这种区别是Johannsen的一个结果的实验关于植物的遗传变异,这影响了他的纯系的遗传理论。genotype-phenotype区别现在被很多人认为是二十世纪遗传学的概念上的支柱之一。
混合动力活力- 1908
早在1908年,乔治·哈里森Shull,然后在冷泉港实验室,发表了一篇论文的标题,“一片玉米的成分”。3摘要Shull报道,玉米自交系显示普遍恶化的产量和活力,但这两个自交系之间混合动力车立即完全康复了。在很多情况下他们的产量超过了这个品种的自交系是派生的。此外,他们有高度的一致性使它们更适合农业。在后来发表在1909年,他概述了程序利用杂种优势的现象,后来成为标准corn-breeding项目。4
欺骗的方法- 1917
琼斯在1917年唐纳德Forsha交叉切斯特的单跨两个菌株的学习玉米,用一个交叉两种菌株的磨白玉米。生长在1918这个十字架,后来被称为一个“双十字”,取得了超过其单交父母和大大超过可用的最佳open-pollinated品种。在几年内玉米育种项目包括近交菌株的分离和测试单引号和双十字架已经由美国农业部。1933杂交玉米在商业生产规模很大,到1949年,78%的美国玉米种植面积在杂交玉米种植。5
发现在玉米- 1940的转座的元素
或转座子转座的元素,在一个基因组的DNA序列,可以移动位置,也被称为“跳跃基因”。发现玉米由诺贝尔奖获得者遗传学家问麦克林托克芭芭拉在1940年代,他们长期以来被认为是由许多科学家在基因几乎没有作用。然而,其他人问麦克林托克包括,假设转座子在基因组在细胞可能有重要的作用,包括调节基因表达。我们现在知道,转位因子被发现在大多数生物体,占超过80%的玉米基因组和人类基因组的近50%。6
农杆菌介导植物转换- 1977
1977年,马克·范·蒙塔古和杰夫·席尔发现土壤杆菌属和植物之间的基因转移机制,导致方法改变细菌的发展成一个高效的基因工程在植物交付系统。质粒转移DNA(本文),使用的细菌在植物导致肿瘤,是一种理想的基因工程的工具。指导工程是通过克隆所需的基因序列的本文将插入到宿主植物DNA。这个过程已经完成用萤火虫荧光素酶基因产生发光的植物。发光已经被证明是一个有用的装置研究植物叶绿体的功能和作为报告基因。7
第一个转基因植物- 1982
1982年,第一个转基因植物,一种抗生素耐药烟草、开发。1983年1月,在基因研究会议在迈阿密,三种不同的团队成功地利用根癌土壤杆菌,携带新的基因导入植物细胞,预示着现代农业生物技术的黎明。8
基因枪方法- 1986
基因枪是一个设备提供外源DNA或转基因细胞。重金属的有效载荷是一个基本粒子涂有DNA。这个设备可以将几乎任何类型的细胞,包括植物,而不仅限于核的转换;它还可以变换细胞器,包括叶绿体。最初的基因枪火高密度钨颗粒的气手枪修改。它是由约翰·c·桑福德发明,埃德•康奈尔大学狼和纳尔逊·艾伦和特德克莱因的杜邦、1983年和1986年之间。他们的目标是洋葱,选择为他们的大细胞大小和设备被用来成功地交付粒子涂上一个标记基因。遗传转化洋葱组织基因表达时确认。这个基因枪技术,也被称为即peg,已经被证明是一个多才多艺的基因改造的方法和一般倾向于工程师transformation-resistant作物,如谷物。9
第一次开花植物基因组测序- 2000
第一个完整的植物基因组序列,拟南芥,自然出现在2000年。答:芥是一种模式植物用于研究研究植物生物学的许多方面。起源于欧洲和中亚地区,它是一种双子叶植物,还有许多重要的主粮作物,如马铃薯;商业上重要的粮食作物,如大豆;和纤维作物,如棉花和硬木树。因为萌发到衰老只需要大约50天,a芥提供了一个快速系统的研究过程,可能需要几个月或几年其他开花植物。它也被选为第一个植物物种基因组测序,因为其小基因组大小约120 Mb。10
第一次金稻田试验- 2004
金大米是一个品种的转基因biosynthesizeβ-胡萝卜素,维生素a的前兆,大米的食用部分。这是发达的意图产生强化食品短缺的地区种植和消费的膳食维生素a。大米是主要粮食作物,超过一半的世界人口占30 - 72的能量摄入量的人在亚洲国家,这使得针对维生素缺乏完美的作物。金大米不同于其亲代菌株的三个β-胡萝卜素生物合成基因。父母的压力可以自然产生它的叶子中含有β-胡萝卜素,参与光合作用。然而,工厂通常不生产食用色素的胚乳,光合作用不会发生。金大米2宣布,2005年生产的23倍比原来的金大米β-胡萝卜素。11
CRISPR首次应用于植物- 2013
2013年8月,五报告发表讨论第一个CRISPR-Cas9基因组编辑在植物中的应用点第一组的研究展示了巨大的多功能性植物生物学领域的技术接受模型物种拟南芥和烟草benthamiana以及水稻等农作物。此后四个独立组表明,CRISPR-Cas9系统可以直接引入纯合突变成第一代的米饭和番茄转化株,强调系统的异常高的效率在这些物种。研究人员还证明了基因变化引起CRISPR存在生殖细胞系和隔离在之后的几个时代里通常没有进一步的修改。在拟南芥、水稻和番茄。
引用
1。孟德尔,g (1996)。植物杂交实验(1865)。Verhandlungen des naturforschenden联盟布隆)。网上:www。mendelweb。org/Mendel。html(2018年1月5日访问)。
2。丘吉尔,f . b . (1974)。威廉Johannsen和基因型的概念。历史的生物学》杂志上,7 (1),5 - 30。
3所示。Shull, g h。(1908)。玉米的一个字段组成。
4所示。Shull, g h。(1909)。一个纯系在玉米育种方法。51-58遗传学报,(1)。
5。琼斯,d F。,海耶斯,h·K。小石板,w . L。& Southwick b . g . (1917)。玉米的产量增加。康乃狄克州阿格利司。Exp Stn。代表,323 - 47。
6。祈祷,L。& Zhaurova, k (2008)。问麦克林托克芭芭拉和跳跃基因的发现(转座子)。自然教育、1 (1),169。
7所示。席尔,J。和范·蒙塔古,m (1977)。根癌土壤杆菌的ti质体,天然矢量引入NIF基因在植物吗?。在固氮基因工程(页159 - 179)。施普林格,波士顿,MA。
8。FBAE。现代农业生物技术的二十年。可以在http://www.fbae.org/2009/FBAE/website/special topics_twenty_years_of_modern_agriculture。html(2018年1月5日访问)。
9。桑福德,j . c (2000)。即peg的发展过程。体外细胞与发育Biology-Plant, 36 (5), 303 - 308。
10。拟南芥基因组计划。(2000)。分析了开花植物拟南芥的基因组序列。自然,408 (6814),796。
11。金大米项目。可以在http://www.goldenrice.org/index.php(2018年1月5日访问)。
12。刘,X。吴,S。徐,J。隋,C。&魏,j . (2017)。CRISPR / Cas9在植物生物学中的应用。Pharmaceutica学报B。
