Droughtaksiyon, küresel tarım verimliliğini hızlandırmak için en önemli kısıtlamalardan biridir ve iklim değişikliği birçok bölgede su açığına yönelik tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine doğrudan yönelik genetik ve moleküler mekanizmaları hedeflemekte ve genetik mühendislik ve genomik düzenlemenin belirtilmesine yönelik tekniklere uygun olarak, biyoteknolojinin, şu anda biyolojik açıdan önemli ölçüde ilerleme kaydeden ve biyomalzemelerin ve biyolojik çeşitliliğin ötesine geçmesi için önemli bir ilerleme sağlamaktadır.

Drought Tolerance için Genetik Mühendisliği

Genetik mühendislik - bir organizmanın genomunun yeniden pazarlamacı DNA teknolojisini kullanarak doğrudan manipülasyonu - on yıllardır biyoteknolojik ekinlerin geliştirilmesine izin veriyor.Su toleransı için, bu yaklaşım, bitkilerin anlamını, buğdayı, soyayı ve doğal çeşitliliğine dayanan genetik hatların aksine, genetik mühendislik, bilim insanlarının bakteriler, fungilar veya diğer bitkiler dahil olmak üzere, hedef ürünlerdeki genleri transfer etmesine veya değiştirmesine yardımcı oluyor.

Patlayıcı Üretim

En yaygın incelenen stratejilerin biri, trehaloz veya mannitolları bir araya getirmek için mühendislik bitkilerini içerir - hücrelerin su tutmasına yardımcı olan ve retorik 5-karboxlate sinthetase (P5CS), hangi kedisi, proline, glycine betain, trehalose ve mannitol. Örneğin, transseksüel optik ölçümlerin tanıtılması ve transistimalasyon seviyelerinin arttırılmasına yardımcı olur.

Kök Mimari ve Su Uptake

DroughtGO sadece hücresel koruma ile ilgili değil, aynı zamanda bitkinin derin toprak katmanlarından suya erişme yeteneği hakkındadır.(FLT:2) Kök sistemi mimarisi (RSA) özellikleri, pirinçte kök uzunluğu, dallama açısı ve kök saç yoğunluğu gibi, örneğin, bitkiler daha derin toprak profillerinden su çıkarma ve yüksek tahıl verimini sağlamak için kullanılır.

Stomatal Düzenleme ve Transpirasyon Verimliliği

Stomata, gaz değişimi ve su kaybı kontrol eden yaprak yüzeylerde de göz ardı edilir.Sudan tasarruf etmek için bitkiler doğal olarak yakın bir miktar sıvıyaklama ve fotosentezler. daha hassas veya "akıllı" stomatal yanıtlar su stresi gibi yüksek seslenebilir (WUE)

Transcription Factors and Düzenlemey Networks

Bireysel yapısal genlerin hedef alınmasından ziyade, birçok araştırmacı düzenleyici genlere odaklanır - tüm cascades of stress-responsive elements-bin (DREB) aileye odaklanır ve özellikle DREB1 ve DREB2, kuraklık altında hayatta kalma süresine yol açar.

Marker-Assisted Selection ve Genomik Önüm

Doğrudan genetik mühendisliği belirli genler üzerinde kesin kontrol sağlarken, birçok kuraklık-tolerans özellikleri poligeniktir - çok sayıda küçük etkili sayısal özellik (GS), bireylerin kuraklık toleransı için olumlu seçimlerini tanımlamak için DNA işaretlerini kullanır, çünkü trait oldukça geleneksel olarak yetiştirilen programları etkiler. Marker-assisted Selection (MAS) ve daha sofistike, genomik seçim (GS), DNA işaretleyicilerini kullanarak bireylerin tümsel toleransları tanımlamak için kullanır.

Marker-Assisted Selection Works Nasıl

MAS, QTL'lerin kuraklıkla ilgili özellikleri için haritalanmasıyla başlar - kök derinliği, osmotic ayarlama, Kalorijinal phenotype veya tahıl verimleri stres altında - biyoebevey veya eşleme popülasyonları kullanarak, QTL'nin onaylanması, moleküler işaretleyicileri, özellikle de Sahraaltı Asya'daki yüksek susuz bölgelere sahip olmak için değerli olan tüm su kaynaklarına sahip olan bitkileri seçebilir. Breeders daha sonra işaret eden bitkileri seçebilirler.

Binbaşı Bitkilerden Örnekler

Pilavda, 0:0)qDTY12.1) QTL, 5 °D:2) ve UZMANLIK[DÜye Olmayanlar İçindekiler[DÜye Olmayanlar İçindekiler)[DÜye Olmayanlar İçindekiler Arası Parametreler (Döneticiler)[Dönemli)[değiştir | kaynağı değiştirmişler için)

Kompleks için Genom seçimi

Genom seçimi, MAS'nin genom bazlı ve su sınırlı koşulları kullanarak, ve istatistiksel modeller (örneğin, ridge regresyon, Bayesian LASSO veya Gaussian çekirdeği) arasındaki fark edilen QTL'lerin yalnızca genetik olarak tahmin edilen üreme değeri üzerinde seçilerek daha iyi tanımlanmış olması gerekir.

Genom teknolojileri

CRISPR-Cas9 ve ilgili genom düzenleme araçlarının ortaya çıkışı, yabancı DNA'nın tanıtılması olmadan bitki genomuna kesin, hedeflenmiş değişiklikleri önermiştir.In kuraklık toleransı, düzenleme negatif düzenleyicileri ortaya çıkarabilir, (ii) iyileştirici bölgeleri değiştirerek, özellikle de (iii) doğal mutasyonlar ortaya konan tek çekirdekli polimorfizmi (SNP) ile ilgili olarak, düzenlemenin hassaslığını azaltır.

Olumsuz Düzenlemeler Düzenlemeleri

Birçok kuraklık tolerans mekanizması, normalde kaynak-zararlı stres yanıtlarını uygun koşullardan uzaklaştırmak için aktif olan repressors tarafından kontrol edilir.[Düzücüler için, 9/01/2012) Bu negatif düzenleyiciler, ABA sinyal yollarında negatif bir şekilde yükseltilebilirler.

Optimal Expression için teşvik etmek

Örneğin, arapçası (Ceff) olarak adlandırılan, ABA'nın belirli bir şekilde düzenlenmesine yönelik olarak, ABA'ya yapılan herhangi bir genden daha fazla ayrıntıyı artırmayı tercih edebilir.[16][Döneticileri ve diğerleri değiştir]) Bu nedenle, normal kuraklamalar için, arsadayı teşvik etmek için gerekli olan değişiklikleri teşvik eder.

Homology-Directed Onarım Precise Allele

Belirli bir SNP'nin antropoloji toleransı (örneğin, tüm bitkilerin yararlı versiyonu ile birlikte, tüm zamanların en iyi şekilde değiştirilmesini sağlamak için kullanılan bir değişken) olarak kabul edilen CRISPR-eplozların veya asil editörlerin kullanımı, homoloji-yönemli onarım (HDR) tümleşik bir şekilde, genetik olarak kullanılan bir dizin değiştirilmesini sağlar.

Genom düzenlemenin potansiyeli tek genlerle sınırlı değildir. Multixed editing - aynı anda birkaç gen hedefleme - tipik olarak poligenic.ETHT:0)Simultane dört negatif düzenleyicinin (FLT:1) tek bir şekilde üretim açığına kıyasla, ekinojen düzenlemelerle kıyasla, üretim açığının altında önemli ölçüde gelişmiş bitki performansına yol açtı.

Biotechnolojik Yaklaşımlar

Üç yerleşik sütunların ötesinde, yeni biyoteknolojik yöntemler bir dizi kuraklık-resistance aracı kutusu genişletmektedir. Bunlar RNA müdahalesi, epigenome düzenleme, sentetik biyoloji ve bitki toleransını artırmak için yararlı toprak mikropları kullanımı içerir.

RNA Interference (RNAi) for Gene Silencing

RNAi, hedef genlerin sıraya özgü olarak sililmesini, tütün köklerindeki çift zincirli RNA'yı tanıtarak, bu, kuraklık stresi sırasında dezavantajlı olan genlerin ortadan kaldırılması için faydalıdır.Örneğin, gen gelişmiş ABA-inprofeksiyonu [FLT1, tütün köklerindeki potasyum gen kanalının potasyum kaybını azaltır ve sustress hayatta kalmasını gerektirir.

Epigenome Editing ve Small RNAs

Bitkiler doğal olarak epigenetik durumunu değiştirir (örneğin, DNA tilasyon, histone modifikasyonu) kuraklık stresine yanıt vermeden hedef genlerin ifadesini değiştirir. Epigenome düzenleme, bir kuraklık mühendisliğinin teşvik edici veya rektörlütasyonun (örneğin, bu yaklaşım hala deneysel olarak yeniden ortaya çıkabilir, ancak bu tür mikro transkriptatif olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşmektedir.

Sentetik Biyoloji: Yeni Genetik Devreleri Tasarımı

Sentetik biyoloji, yalnızca bitki deneyimlerini azalttığında, belirli bir kuraklıkla ilgili elementlerden (örneğin, ısıya veya salınmalara) yanıt verebilecekleri bir "tavıllı geçiş" anlamına gelir: Belirli bir kuraklıkla ilgili bir koruyucu boşluğu tetikleyen bir devre.

Plant-Mikrobiyome Mühendisliği

Bitki mikrobiyom -özellikle kök kaynaklı bakteriler ve mantarlar - konyakın, organik asitler ve okarsmokratlar üretenler için kuraklık toleransında önemli bir rol oynarlar. Biotechnological yaklaşımlar, hangi daha düşük retinal ilaçlar (biyo-mikrojenler) veya mühendislik bitki-mikrobe etkileşimleri. Örneğin, 1aminocyclopropane-1karboxylarokslar için bakterisel genler tanıtılır.

Meydanlar ve Sınırlar

Biyoteknolojide kuraklık toleransı için olağanüstü ilerlemeye rağmen, kontrollü bir serapajda iyi performans gösteren birkaç önemli engel, çevresel heterojenlik nedeniyle karmaşık, poligenik bir özelliktir ve özellikle de karmaşık olmayan ülkeler için yapılan baskılar ile ilgili olarak, diğer abiyotik ve biyotik streslerle etkileşimler ifade edilir.Inducible-ve doku-özelleştirmenler bu şekilde başarısız olabilir, ancak gelişmiş ülkeler için birçok transjen veya düzenleyiciliksel olarak kabul edilir.

Future Outlook ve Geleneksel Breeding ile Entegrasyon

Örneğin, transkriptli bitkilerden gelen en gerçekçi yol, birçok biyoteknolojik yaklaşımları geleneksel ve moleküler yetiştirme ile bütünleştirmektedir. Örneğin, işaretli seçimi, vahşi akrabaları veya topraklar arasından seçkin tümleri elit osilasyonlara kadar hızla genişletebilir, genom düzenlemesi bu tümleştirici hataların ifade edebilir veya negatif düzenleyicilerin düzeltilmesini sağlayabilir. Transgenic yaklaşımlar, ekin gen havuzunda mevcut değildir.

Başarının nihai ölçüsü, dayanıklı, yüksek hacimli türlerin dağıtılması, çiftçilerin kabul etmeye istekli oldukları çeşitleridir.Birleşmiş Milletler'in alt Sahra Afrika ve Güney Asya gibi bölgelerde, küçük çiftçilerin kuraklık, kamu-özel ortaklıklar ve düşük maliyetli tohum dağılımının en savunmasız olduğu yerlerde, sorumlu düzenlemeler ve kapsayıcı inovasyonlar, gelecekteki ekin çeşitlerinin beslenme ve tarımını teşvik etmek için kritik olacaktır.