Sự gia tăng dân số toàn cầu cuối cùng là do nông nghiệp ✅ Chi Tiết
Kinh Nghiệm về Sự ngày càng tăng dân số toàn cầu ở đầu cuối là vì nông nghiệp Chi Tiết
Họ và tên đang tìm kiếm từ khóa Sự ngày càng tăng dân số toàn cầu ở đầu cuối là vì nông nghiệp được Cập Nhật vào lúc : 2022-12-17 07:25:16 . Với phương châm chia sẻ Mẹo Hướng dẫn trong nội dung bài viết một cách Chi Tiết Mới Nhất. Nếu sau khi đọc Post vẫn ko hiểu thì hoàn toàn có thể lại Comments ở cuối bài để Mình lý giải và hướng dẫn lại nha.Ali Raza,1,* Ali Razzaq,2 Sundas Saher Mehmood,1 Xiling Zou,1,* Xuekun Zhang,1,* Yan Lv,1 and Jinsong Xu1
Nội dung chính Show- Sundas Saher MehmoodXuekun Zhangtrừu tượng1. Giới thiệu2. Năng suất cây trồng và biến hóa khí hậu3. Cây trồng thích ứng với những căng thẳng mệt mỏi khí hậu khắc nghiệt nói chung4. Các yếu tố hạn chế rất khác nhau đối với sự phát triển của cây trồng5. Tác động đến những quá trình hình thái-sinh hóa và sinh lý của thực vật6. Phản ứng của hormone thực vật trong những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học7. Các phương pháp chống biến hóa khí hậu7. 1. Phương pháp văn hóa7. 2. kỹ thuật thông thường7. 3. Chiến lược di truyền và gen7. 4. Chiến lược sửa đổi bộ gen8. kết luậnSự nhìn nhậnSự đóng góp của tác giảXung đột lợi íchNgười giới thiệuĐường ngang hiện hữu trên răng cửa của cục xương này là gì và nó biểu thị điều gì?Tại sao sâu răng ngày càng tăng với việc thuần hóa thực vật ở một số trong những khu vực?Điều nào sau đây đã được xác định là hành vi của con người đã ảnh hưởng đáng kể tới môi trường tự nhiên thiên nhiên?Tổ chức Y tế Thế giới Dự kiến điều gì sẽ xảy ra với rủi ro tiềm ẩn tiềm ẩn tiêu cực toàn cầu?
Ali Raza
1Phòng thí nghiệm trọng điểm về sinh học và tăng cấp cải tiến gen của cây lấy dầu, Viện nghiên cứu và phân tích cây lấy dầu, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS), Vũ Hán 430062, Trung Quốc; . [email protected] sakoons (S. S. M. ); . [email protected] (Y. L. ); . [email protected] (J. X. )
Tìm nội dung bài viết của Ali Raza
Ali Razzaq
2Trung tâm Hóa sinh và Công nghệ sinh học Nông nghiệp (CABB), Đại học Nông nghiệp, Faisalabad 38040, Pakistan; . [email protected] tôi
Tìm nội dung bài viết của Ali Razzaq
Sundas Saher Mehmood
1Phòng thí nghiệm trọng điểm về sinh học và tăng cấp cải tiến gen của cây lấy dầu, Viện nghiên cứu và phân tích cây lấy dầu, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS), Vũ Hán 430062, Trung Quốc; . [email protected] sakoons (S. S. M. ); . [email protected] (Y. L. ); . [email protected] (J. X. )
Tìm nội dung bài viết của Sundas Saher Mehmood
Xiling Zou
1Phòng thí nghiệm trọng điểm về sinh học và tăng cấp cải tiến gen của cây lấy dầu, Viện nghiên cứu và phân tích cây lấy dầu, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS), Vũ Hán 430062, Trung Quốc; . [email protected] sakoons (S. S. M. ); . [email protected] (Y. L. ); . [email protected] (J. X. )
Tìm nội dung bài viết của Xiling Zou
Xuekun Zhang
1Phòng thí nghiệm trọng điểm về sinh học và tăng cấp cải tiến gen của cây lấy dầu, Viện nghiên cứu và phân tích cây lấy dầu, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS), Vũ Hán 430062, Trung Quốc; . [email protected] sakoons (S. S. M. ); . [email protected] (Y. L. ); . [email protected] (J. X. )
Find articles by Xuekun Zhang
Yên Lv
1Phòng thí nghiệm trọng điểm về sinh học và tăng cấp cải tiến gen của cây lấy dầu, Viện nghiên cứu và phân tích cây lấy dầu, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS), Vũ Hán 430062, Trung Quốc; . [email protected] sakoons (S. S. M. ); . [email protected] (Y. L. ); . [email protected] (J. X. )
Tìm nội dung bài viết của Yan Lv
Jinsong Xu
1Phòng thí nghiệm trọng điểm về sinh học và tăng cấp cải tiến gen của cây lấy dầu, Viện nghiên cứu và phân tích cây lấy dầu, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS), Vũ Hán 430062, Trung Quốc; . [email protected] sakoons (S. S. M. ); . [email protected] (Y. L. ); . [email protected] (J. X. )
Find articles by Jinsong Xu
từ chối trách nhiệm
1Phòng thí nghiệm trọng điểm về sinh học và tăng cấp cải tiến gen của cây lấy dầu, Viện nghiên cứu và phân tích cây lấy dầu, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS), Vũ Hán 430062, Trung Quốc; . [email protected] sakoons (S. S. M. ); . [email protected] (Y. L. ); . [email protected] (J. X. )
2Trung tâm Hóa sinh và Công nghệ sinh học Nông nghiệp (CABB), Đại học Nông nghiệp, Faisalabad 38040, Pakistan; . [email protected] tôi
*Thư tín. mộc. [email protected] (A. R. ); . [email protected] (X. Z. ); . [email protected] chà chà (X. Z. )
Nhận 2022 ngày 28 tháng 11;
Bản quyền © 2022 thuộc về những tác giả
Người được cấp phép MDPI, Basel, Thụy Sĩ. Bài viết này là một bài báo truy cập mở được phân phối theo những điều khoản và điều kiện của giấy phép Creative Commons Attribution (CC BY) (. //Commons sáng tạo. org/giấy phép/bởi/4. 0/)
trừu tượng
Nông nghiệp và biến hóa khí hậu có mối tương quan nội tại với nhau ở nhiều khía cạnh rất khác nhau, vì biến hóa khí hậu là nguyên nhân chính gây ra những căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học, có tác động bất lợi đến nền nông nghiệp của một khu vực. Đất đai và nông nghiệp của nó đang bị ảnh hưởng bởi biến hóa khí hậu theo những cách rất khác nhau, e. g. , sự thay đổi về lượng mưa thường niên, nhiệt độ trung bình, sóng nhiệt, sự biến hóa của cỏ dại, sâu bệnh hoặc vi khuẩn, sự thay đổi toàn cầu của mức CO2 hoặc ôzôn trong khí quyển và sự xấp xỉ của mực nước biển. Mối đe dọa của sự việc thay đổi khí hậu toàn cầu đã thu hút rất nhiều sự để ý quan tâm của những nhà khoa học, vì những biến thể này đang gây ra tác động tiêu cực đến sản xuất cây trồng toàn cầu và ảnh hưởng đến bảo mật thông tin an ninh lương thực trên toàn thế giới. Theo một số trong những báo cáo Dự kiến, nông nghiệp được xem là hoạt động và sinh hoạt giải trí có rủi ro tiềm ẩn tiềm ẩn bị đe dọa cao nhất do ảnh hưởng xấu của biến hóa khí hậu. Cho đến nay, bảo mật thông tin an ninh lương thực và kĩ năng phục hồi hệ sinh thái là những chủ đề được quan tâm nhất trên toàn thế giới. Nông nghiệp thông minh với khí hậu là cách duy nhất để giảm tác động tiêu cực của biến hóa khí hậu đối với sự thích nghi của cây trồng, trước khi nó hoàn toàn có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất cây trồng toàn cầu. Trong tài liệu đánh giá này, chúng tôi tóm tắt những nguyên nhân của biến hóa khí hậu, những căng thẳng mệt mỏi do biến hóa khí hậu gây ra, tác động đối với cây trồng, công nghệ tiên tiến nhân giống tân tiến và những kế hoạch công nghệ tiên tiến sinh học để đối phó với biến hóa khí hậu nhằm mục đích phát triển cây trồng hoàn toàn có thể chống chịu với khí hậu. Các cuộc cách mạng trong kỹ thuật biến hóa gen cũng hoàn toàn có thể tương hỗ khắc phục những vấn đề bảo mật thông tin an ninh lương thực trước những điều kiện môi trường tự nhiên thiên nhiên khắc nghiệt, bằng phương pháp sản xuất cây chuyển gen
Từ khóa. thích ứng cây trồng, biến hóa khí hậu, kỹ thuật di truyền, nghiên cứu và phân tích link trên toàn bộ bộ gen (GWAS), tinh lọc có sự tương hỗ của marker (MSA), nhân giống phân tử, phản ứng hormone, phản ứng sinh lý
1. Giới thiệu
Các khối mạng lưới hệ thống tự nhiên, sức khỏe con người và sản xuất nông nghiệp đã bị ảnh hưởng nặng nề bởi những thay đổi môi trường tự nhiên thiên nhiên tàn khốc []. Với sự ngày càng tăng nhanh gọn dân số thế giới, nhu yếu lương thực cũng tăng tương ứng do những lo ngại về sự ổn định của môi trường tự nhiên thiên nhiên toàn cầu. Nguồn nước sẵn có, ô nhiễm không khí và độ phì nhiêu của đất có tác động lớn đến năng suất nông nghiệp []. Với những thay đổi đột ngột về điều kiện môi trường tự nhiên thiên nhiên, những tác động khắc nghiệt đến năng suất cây trồng đang ngày càng tăng với cường độ lớn do tác động trực tiếp và gián tiếp của những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học. Do nạn phá rừng liên tục và sử dụng quá mức nhiên liệu hóa thạch, nồng độ CO2 đã tăng từ 280 µmol−1 lên 400 µmol−1 trong khí quyển. Người ta Dự kiến rằng nồng độ CO2 sẽ tăng gấp hai, i. e. , lên tới 800 µmol−1 vào thời điểm cuối thế kỷ này. Phát thải nhiều chủng loại khí nguy hiểm, đặc biệt là CO2, là tác nhân chính gây hiệu ứng nhà kính và làm nhiệt độ trung bình toàn cầu nóng lên []. Tác động của biến hóa khí hậu và biến hóa môi trường tự nhiên thiên nhiên đa phần được ước tính bằng số đợt căng thẳng mệt mỏi, tác động của chúng đối với môi trường tự nhiên thiên nhiên sống đời thường hằng ngày và thiệt hại đối với cây trồng nông nghiệp []. Ở những nước đang phát triển, năng suất nông nghiệp đa phần bị ảnh hưởng do điều kiện môi trường tự nhiên thiên nhiên bất lợi, do đó nhiệt độ cao và lượng CO2 tích tụ quá mức buộc những nhà khoa học phải đưa ra những kế hoạch mới để đối phó với những thách thức khó Dự kiến hơn []. Để xử lý và xử lý những hạn chế này và đảm bảo bảo mật thông tin an ninh lương thực, nên phải sản xuất những giống cây trồng thông minh với khí hậu mới []. Sinh trưởng và năng suất cây trồng chịu ràng buộc rất lớn của stress phi sinh học. Trong điều kiện khí hậu tự nhiên, thực vật thường phải chịu nhiều áp lực như ngập úng, khô hạn, nóng, lạnh và nhiễm mặn [,]. Các yếu tố phi sinh học cũng gồm có UV-B, cường độ ánh sáng, lũ lụt, khí thải và những yếu tố vật lý và hóa học gây ra nhiều căng thẳng mệt mỏi hơn []. Trong thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình của Trái đất được Dự kiến sẽ tăng từ 2 lên 4. 5°C. Theo IPCC-2014 (. //www. ipcc. ch/), khoảng chừng thời gian từ thế kỷ 19 đến thế kỷ 21 được xem là thời kỳ có sự nóng lên nhiều nhất []. Các sự kiện mưa cực đoan hoàn toàn có thể gây ra sự tàn phá do lũ lụt trong khi sự khan hiếm hoặc hoàn toàn không còn mưa trong thuở nào gian dài hơn thế nữa dẫn đến căng thẳng mệt mỏi hạn hán []. Môi trường toàn cầu liên tục thay đổi và công nghiệp hóa là một trong những yếu tố chính làm tăng nhiệt độ. Do những sự kiện thời tiết khắc nghiệt, tần suất nóng lên toàn cầu dự kiến sẽ tăng lên, điều này ở đầu cuối sẽ làm xáo trộn hệ sinh thái trên toàn cầu []. Tất cả những sinh vật sống như thực vật, động vật, cá và con người đã bị ảnh hưởng bởi những điều kiện môi trường tự nhiên thiên nhiên khắc nghiệt trên toàn cầu. Mối nguy hiểm đối với điều kiện khí hậu thế giới đã gây lo ngại cho mọi người vì năng suất cây trồng hoàn toàn có thể bị tổn hại do sự dịch chuyển của những yếu tố môi trường tự nhiên thiên nhiên rất khác nhau hoàn toàn có thể gây rủi ro cho bảo mật thông tin an ninh lương thực. Các nghiên cứu và phân tích mới gần đây báo cáo rằng những quốc gia phát triển dễ bị tổn thương hơn trước đây những thay đổi khí hậu (8–11%) so với những quốc gia đang phát triển [,]. Biến đổi khí hậu và mất bảo mật thông tin an ninh lương thực là hai vấn đề lớn của thế kỷ 21. Khoảng 815 triệu người bị ảnh hưởng bởi tình trạng suy dinh dưỡng, cản trở những chương trình phát triển bền vững nhằm mục đích đạt được tiềm năng xóa đói toàn cầu vào năm 2030 []. An ninh lương thực và năng suất nông nghiệp bị ảnh hưởng đáng kể bởi thời tiết bất lợi. Với sự ngày càng tăng nhiệt độ, việc sản xuất nhiều chủng loại cây trồng chính đã bị giảm rõ ràng trên khắp thế giới []. Vào thời điểm cuối thế kỷ này, sản lượng cây trồng toàn cầu hoàn toàn có thể sẽ giảm do mức độ khắc nghiệt của khí hậu tăng từ 2. 6 đến 4°C. Việc giảm năng suất của những loại cây trồng này đã cho tất cả chúng ta biết mối đe dọa chính đối với bảo mật thông tin an ninh lương thực, đặc biệt là sự việc ngày càng tăng nhanh gọn dân số thế giới []. Dân số dự kiến sẽ tăng lên khoảng chừng 9 tỷ vào năm 2050 và nhu yếu lương thực dự kiến sẽ tăng khoảng chừng 85% []. Ảnh hưởng của khí hậu trở nên tồi tệ hơn bởi những kế hoạch cây trồng hiện tại với sự thay đổi thấp và mức độ tập trung cao của đầu vào, và năng suất tạm bợ do thay đổi môi trường tự nhiên thiên nhiên trong cây trồng []. Tần suất hạn hán và lượng mưa lớn ngày càng tăng, dịch chuyển nhiệt độ, độ mặn và sự tấn công của côn trùng nhỏ gây hại được Dự kiến sẽ làm giảm năng suất cây trồng dẫn đến rủi ro tiềm ẩn tiềm ẩn chết đói cao hơn []. Khả năng thích ứng của cây trồng không riêng gì có bị ảnh hưởng do sự thay đổi nhiệt độ mà còn do lượng mưa []. Hiện tại, trách nhiệm đó đó là giảm áp lực về bảo mật thông tin an ninh lương thực []. Đánh giá này nhấn mạnh vấn đề ảnh hưởng của sự việc thay đổi thời tiết đối với sản xuất cây trồng. Các phần tiếp theo phác thảo tổng quan về biến hóa khí hậu, những căng thẳng mệt mỏi do biến hóa khí hậu gây ra, tác động đối với cây trồng nông nghiệp, kế hoạch đối phó với những điều kiện môi trường tự nhiên thiên nhiên khắc nghiệt và một số trong những phương pháp biến hóa gen mới gần đây để phát triển cây chuyển gen chống lại những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học
2. Năng suất cây trồng và biến hóa khí hậu
Sinh lý học thực vật đã bị ảnh hưởng rất nhiều bởi sự biến hóa khí hậu theo nhiều cách thức. Môi trường cực đoan và biến hóa khí hậu làm tăng kĩ năng xảy ra nhiều căng thẳng mệt mỏi đối với thực vật []. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất cây trồng bằng những tác động trực tiếp, gián tiếp và kinh tế tài chính xã hội như được mô tả trong Hình 1 . Ngoài ra, biến hóa khí hậu (hạn hán, lũ lụt, nhiệt độ cao, bão, v.v.). ) được tăng lên đáng kể theo báo cáo của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp (FAO) và như thể hiện trong Hình 2 .
Mở trong hiên chạy cửa số riêng
Hình 1
Tác động trực tiếp, gián tiếp và kinh tế tài chính xã hội của biến hóa khí hậu đối với sản xuất nông nghiệp
Mở trong hiên chạy cửa số riêng
Hình 2
Số lượng những sự kiện cực đoan liên quan đến khí hậu ngày càng tăng xảy ra trong quá trình 1990–2022. Nguồn. Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp (FAO) nhờ vào tài liệu từ Cơ sở tài liệu Sự kiện Khẩn cấp (EM-DAT) (https. //www. emdat. thì là ở/) [,]
Boyer báo cáo rằng biến hóa khí hậu đã làm giảm năng suất cây trồng tới 70% Tính từ lúc năm 1982 []. Theo nghiên cứu và phân tích của FAO 2007 ( . //www. báo. org/home/en/), tất cả những khu vực canh tác trên thế giới đều bị ảnh hưởng bởi biến hóa khí hậu và chỉ có 3. 5% diện tích s quy hoạnh bảo vệ an toàn và đáng tin cậy trước những hạn chế về môi trường tự nhiên thiên nhiên (rõ ràng xem bảng 3. 7 trong . //www. báo. org/docrep/010/a1075e/a1075e00. htm) []. Mặc dù khó hoàn toàn có thể tính toán đúng chuẩn kết quả của những áp lực phi sinh học đối với năng suất cây trồng, nhưng người ta tin rằng những áp lực phi sinh học có ảnh hưởng đáng kể tới sản lượng cây trồng tùy thuộc vào mức độ thiệt hại đối với tổng diện tích s quy hoạnh canh tác. Trong tương lai, năng suất của nhiều chủng loại cây trồng chính được ước tính sẽ giảm ở nhiều quốc gia trên thế giới do sự nóng lên toàn cầu, thiếu nước và những tác động môi trường tự nhiên thiên nhiên khác [,]
Dựa trên năng suất cây trồng quốc gia và khảo sát bảng thắc mắc, sự khác lạ lớn về tính dễ bị tổn thương đối với biến hóa khí hậu hiện tại đã được phát hiện trên khắp châu Âu. Ở Bắc Âu, thời gian phát triển cây trồng ngắn và nhiệt độ thoáng mát là những mối quan tâm chính, trong khi nhiệt độ cực đoan và lượng mưa thấp hạn chế năng suất cây trồng ở Nam Âu, tuy nhiên những tác động tiêu cực nhất sẽ được tìm thấy đối với khí hậu lục địa ở vùng Pannonia. . Người ta Dự kiến rằng việc tăng cường phát thải khí nhà kính và thay đổi khí hậu đột ngột sẽ xảy ra hoàn toàn có thể làm tăng năng suất cây trồng ở Tây Bắc Âu và giảm năng suất cây trồng ở khu vực Địa Trung Hải []. Sản xuất lúa mì bị ảnh hưởng nặng nề bởi nhiệt độ cực đoan do biến hóa khí hậu ở nhiều quốc gia và hoàn toàn có thể làm giảm 6% năng suất cây trồng đối với mỗi °C nhiệt độ tăng []. Hạn hán và nhiệt độ cao là những yếu tố căng thẳng mệt mỏi chính có tác động lớn đến năng suất ngũ cốc [], và Rubisco, enzyme trung tâm của quá trình quang hợp, bị gián đoạn nếu nhiệt độ tăng từ 35 °C và làm ngừng quá trình quang hợp []. Công và tập sự. (1997) đã báo cáo ảnh hưởng tiêu cực của stress nhiệt đối với những enzyme chống oxy hóa ở Zea mays []. Tác động phối hợp của nắng nóng và hạn hán đối với năng suất cây trồng đã được kiểm tra ở lúa miến, ngô và lúa mạch. Nó đã được tiết lộ rằng tác động phối hợp của căng thẳng mệt mỏi do nắng nóng và hạn hán gây ra nhiều hậu quả tai hại hơn so với căng thẳng mệt mỏi của từng thành viên []. Xu và Zhou (2006) đã cho Leymus Chinensis chịu áp lực phối hợp của hạn hán và nắng nóng và phát hiện ra rằng hiệu suất cao của Hệ thống quang điện II (PSII) giảm []
Do biến hóa khí hậu, tình trạng thiếu nước và nhiệt độ cực đoan ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây trồng. Người ta đã mô tả rằng sự ra hoa và phát hoa bị ảnh hưởng nặng nề bởi tình trạng căng thẳng mệt mỏi về nước ở ngũ cốc []. Tương tự như vậy, nếu nhiệt độ tăng khoảng chừng 30°C trong quá trình phát triển của bông hoa, nó hoàn toàn có thể gây ra tình trạng vô sinh ở ngũ cốc []. Trong quá trình giảm phân, lúa mì và gạo bị giảm 35–75% số hạt do thiếu nước [,]. Ở cây lúa, hạn hán làm rối loạn rất lớn quá trình thụ tinh và trổ bông. Do thiếu nước, chỉ số thu hoạch hạ xuống 60% và giảm bộ hạt []. Năng suất ca cao đã giảm đáng kể do hạn hán nghiêm trọng ở Tây Phi trong trong năm El Niño của thập niên 1980 []. Người ta ước tính rằng sản xuất nông nghiệp hoàn toàn có thể giảm tới 25. 7% vào năm 2080 do biến hóa khí hậu và ngô sẽ là cây trồng bị ảnh hưởng nhiều nhất ở Mexico []. Một nghiên cứu và phân tích nhờ vào tài liệu khí hậu ECHAM6 đã được phân tích cho Đồng bằng Bắc Đức trong hai khoảng chừng thời gian rất khác nhau. 1981–2010 và 2041–2070. Kết quả đã cho tất cả chúng ta biết rằng nếu năng suất lúa mì ngày đông được duy trì thì nguồn nước phải được đảm bảo []. Zhao và tập sự (2022) đã thực hiện một thí nghiệm để phân tích tác động của biến hóa khí hậu đối với năng suất cây trồng chính và đã cho tất cả chúng ta biết năng suất giảm đáng kể là 6%, 3. 2%, 3. 1% và 7. 4% tương ứng với lúa mì, gạo, đậu tương và ngô []. Để xử lý và xử lý vấn đề biến hóa khí hậu, những mày mò mới về bộ gen đang tạo điều kiện cho nông nghiệp thông minh với khí hậu bằng phương pháp phát triển nhiều chủng loại cây trồng hoàn toàn có thể phục hồi khí hậu []
Hạn hán ảnh hưởng đến lúa mì trong tất cả những quá trình phát triển, nhưng sự hình thành hạt và quá trình sinh sản là những quá trình quan trọng nhất []. Năng suất lúa mì đã giảm từ 1% đến 30% trong điều kiện hạn hán nhẹ ở quá trình sau khi trổ bông trong khi mức giảm này tăng lên tới 92% trong trường hợp hạn hán nhẹ kéo dãn ở quá trình ra hoa và hình thành hạt [,]. Hạn hán đã làm giảm đáng kể năng suất của nhiều chủng loại cây họ đậu quan trọng. Đậu nghiền (Vigna mungo L. ) năng suất đã bị giảm do hạn hán từ 31% xuống 57% trong quá trình ra hoa trong khi mức giảm 26% được báo cáo do hạn hán trong quá trình sinh sản []. Maleki và tập sự. (2013) báo cáo rằng năng suất đậu tương phần lớn bị ảnh hưởng bởi hạn hán và giảm 42% được quan sát thấy trong quá trình làm đầy hạt của đậu tương []. Schlenker và Roberts (2009) mô tả rằng năng suất ngô tăng lên ở nhiệt độ tối ưu là 29 °C nhưng nhiệt độ tăng thêm sẽ cản trở năng suất ngô []. Mỗi khi nhiệt độ tăng 1 °C sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất ngô []. Tương tự, năng suất ngô giảm 8. 3% với mỗi 1 °C tăng nhiệt độ từ nhiệt độ tăng trưởng tối ưu []. Brown (2009) báo cáo rằng năng suất lúa mì giảm 10% khi nhiệt độ tăng 1°C []. Trong một báo cáo khác, người ta đã tiết lộ rằng năng suất lúa mì giảm 3–4% khi nhiệt độ tăng 1 °C []. Easterling và tập sự. (2007) mô tả rằng nhiệt độ tăng 2°C làm giảm 7% năng suất trong khi nhiệt độ tăng thêm 4°C làm giảm năng suất lúa mì tới 34%. Tương tự, năng suất lúa giảm 2. 6% cho từng 1 °C tăng nhiệt độ []. Ở lúa miến, năng suất giảm 7. 8% do nhiệt độ tăng 1 °C []. Ở lúa miến, thiếu nước là một vấn đề lớn khác được báo cáo ở hầu hết những nước sản xuất số 1 thế giới []. Schlenker và Roberts (2009) tiết lộ rằng nhiệt độ ngưỡng đối với đậu tương là 30°C; . Eastburn và tập sự. (2010) báo cáo rằng sự ngày càng tăng nồng độ ozone và CO2 trong khí quyển ảnh hưởng đến loại bệnh và với sự ngày càng tăng liên tục về nhiệt độ, tính nhạy cảm với bệnh ở đậu tương được tăng cường []
Mối quan tâm ngày càng tăng này đã được tiết lộ trong số lượng ngày càng tăng của những tài liệu nghiên cứu và phân tích tập trung vào những vấn đề phi sinh học sau khi Kitano xem xét quan trọng về sinh học khối mạng lưới hệ thống []. Số lượng những nghiên cứu và phân tích liên quan đến căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học ở thực vật đã tăng lên đáng kể bằng phương pháp áp dụng những kế hoạch rất khác nhau ( Hình 3 ).
Mở trong hiên chạy cửa số riêng
Hình 3
Số lượng ấn phẩm mỗi năm liên quan đến stress phi sinh học và sinh học từ tháng 1/1990–tháng 11/2022. Nguồn. PubMed (Từ khóa (căng thẳng mệt mỏi phi sinh học, hạn hán, lạnh, nóng, mặn và ngập úng), (căng thẳng mệt mỏi sinh học, vi khuẩn, vi rút, nấm, côn trùng nhỏ, ký sinh trùng và cỏ dại) được sử dụng để tìm kiếm số lượng ấn phẩm trong PubMed)
Biến đổi khí hậu tác động đến bảo mật thông tin an ninh lương thực rất là phức tạp. Nó cản trở năng suất nông nghiệp một cách trực tiếp bằng phương pháp làm xáo trộn môi trường tự nhiên thiên nhiên sinh thái nông nghiệp và gián tiếp bằng phương pháp gây áp lực lên tăng trưởng và lưu thông thu nhập và do đó làm tăng nhu yếu về những sản phẩm nông nghiệp. Tác động của biến hóa khí hậu đối với bảo mật thông tin an ninh lương thực đã được tính toán theo nhiều cách thức []. Ở đây chúng tôi thảo luận ngắn gọn về tác động tiềm ẩn của biến hóa khí hậu và bảo mật thông tin an ninh lương thực
Ở những vùng ôn đới và vùng đồng cỏ ẩm ướt, nhiệt độ tăng nhẹ hoàn toàn có thể làm tăng năng suất đồng cỏ. Những tiến bộ này phải được thiết lập để xử lý và xử lý tốc độ ngày càng tăng của biến hóa khí hậu, ví dụ, hạn hán và nhiệt độ cực đoan ở khu vực Địa Trung Hải hoặc lượng mưa lớn và ở những khu vực ôn đới làm tăng rủi ro tiềm ẩn tiềm ẩn lũ lụt []. Nhưng trong trường hợp những vùng khô hạn và bán khô hạn, nó hoàn toàn có thể làm tụt giảm độ tăng trưởng của vật nuôi và tăng tỷ lệ tử vong của chúng []. Tốc độ thoát hơi nước lớn và độ ẩm trong đất ít hơn được Dự kiến ở những vùng khô hạn hơn bằng những quy mô khí hậu rất khác nhau []. Do đó, do biến hóa khí hậu, nhiều vùng đất canh tác trở nên không phù hợp để canh tác và những vùng nhiệt đới gió mùa khác hoàn toàn có thể sản xuất nhiều cây trồng hơn. Nhiệt độ tạm bợ cũng tiếp tục tạo điều kiện môi trường tự nhiên thiên nhiên thuận lợi hơn cho côn trùng nhỏ gây hại cây trồng tăng cường kĩ năng sống sót ở nhiệt độ lạnh và sau đó bùng phát thành dịch vào ngày xuân. Điều rất quan trọng cần lưu ý là trong trường hợp kĩ năng tiếp cận lương thực, tất cả những tính toán mới gần đây về bảo mật thông tin an ninh và bảo vệ an toàn và đáng tin cậy lương thực đa phần tập trung vào tác động của biến hóa khí hậu theo cách không đo lường kĩ năng thay đổi đáng kể tỷ lệ cực đoan của khí hậu đối với năng suất cây trồng. Họ cũng chưa tính đến những tình huống kinh tế tài chính - xã hội, khí hậu thay đổi đột ngột nên tất cả những yếu tố này đã và đang tác động tiêu cực đến bảo mật thông tin an ninh, bảo vệ an toàn và đáng tin cậy lương thực toàn cầu []. Trên toàn cầu, bảo mật thông tin an ninh lương thực có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với con người. Do biến hóa khí hậu, chất lượng, nguồn đáp ứng và bảo vệ an toàn và đáng tin cậy thực phẩm vẫn là những vấn đề lớn số 1 đối với những nhà nghiên cứu và phân tích. Các nghiên cứu và phân tích trong tương lai về bảo mật thông tin an ninh lương thực sẽ cần phối hợp biến hóa khí hậu, năng suất cây trồng, nguồn đáp ứng nước và dân số để ước tính những điều kiện bảo mật thông tin an ninh lương thực một cách toàn diện và khoa học []
3. Cây trồng thích ứng với những căng thẳng mệt mỏi khí hậu khắc nghiệt nói chung
Với sự ngày càng tăng nhiệt độ của Trái đất, khí hậu trải qua những thay đổi nghiêm trọng và trở nên căng thẳng mệt mỏi về mặt sinh học. Những thay đổi về môi trường tự nhiên thiên nhiên rất có hại và gây ra nhiều mối đe dọa rất khác nhau đối với những loài cây trồng phổ biến trong tự nhiên []. Trong điều kiện đồng ruộng, hạn hán và nắng nóng là những căng thẳng mệt mỏi nổi bật nhất và có ảnh hưởng đáng kể tới cây trồng []. Người ta báo cáo rằng thực vật đòi hỏi nhiệt độ tối ưu cho việc phát triển và nở hoa thông thường của chúng. Sinh lý thực vật bị ảnh hưởng nặng nề bởi sự xấp xỉ nhiệt độ []. Khi stress nhiệt ảnh hưởng đến sản lượng và năng suất hạt, stress lạnh dẫn đến vô sinh và stress khô hạn ảnh hưởng tiêu cực đến hình thái-sinh lý của thực vật [,]. Những vấn đề khí hậu này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển và năng suất của cây trồng, tạo ra những phản ứng to lớn, gồm có những thay đổi về phân tử, sinh hóa, sinh lý và hình thái []. Nhìn chung, sự nóng lên toàn cầu và biến hóa khí hậu đều có một số trong những tác động tiêu cực và tích cực đối với cây trồng nông nghiệp cũng như con người như được lý giải trong Hình 4 .
Mở trong hiên chạy cửa số riêng
hinh 4
Tác động tích cực và tiêu cực chung của biến hóa khí hậu và sự nóng lên toàn cầu đối với cây trồng và con người
Trong toàn cảnh này, việc hiểu được những quá trình chống lại căng thẳng mệt mỏi ở thực vật đã trở thành một trách nhiệm rất trở ngại vất vả đối với những nhà khoa học thực vật nhằm mục đích phát triển những cây trồng chống lại căng thẳng mệt mỏi []. Các loại ngũ cốc chính trên khắp thế giới, như ngô, gạo và lúa mì, rất quan trọng để đáp ứng nhu yếu lương thực hằng ngày. Trong số đó, lúa mì là cây lương thực chính được trồng trên quy mô lớn []. Lúa mì được thu hoạch vào ngày 38. 8% tổng diện tích s quy hoạnh đất nông nghiệp trên toàn thế giới và đáp ứng hàm lượng protein cao đáng kể. 15% mỗi gam so với ngô hoặc gạo chỉ đáp ứng 2 đến 3% []. Bất kể diện tích s quy hoạnh đất canh tác lớn trên toàn cầu, năng suất của nó đa phần thấp hơn ngô và lúa []. Dự kiến năng suất lúa mì sẽ giảm hợp lý khi nhiệt độ tăng 2°C. Nghiên cứu liên quan về biến hóa môi trường tự nhiên thiên nhiên dự kiến năng suất lúa mì giảm 6% []. Challinor và tập sự đã mô tả rằng do nhiệt độ tăng, quá trình chắc hạt giảm là nguyên nhân chính làm giảm năng suất cây trồng trong điều kiện khí hậu thay đổi []. Do đó, duy trì năng suất cây trồng là một trách nhiệm quan trọng trong nông nghiệp lúc bấy giờ và để tạo ra cây trồng chịu được stress []
4. Các yếu tố hạn chế rất khác nhau đối với sự phát triển của cây trồng
Đối với nông nghiệp bền vững và bảo vệ an toàn và đáng tin cậy thực phẩm cho dân số thế giới ngày càng tăng, nên phải trồng nhiều chủng loại cây chịu được áp lực và hiểu phản ứng của chúng trong những điều kiện căng thẳng mệt mỏi rất khác nhau. Liên quan đến những căng thẳng mệt mỏi khí hậu rất khác nhau, phản ứng của thực vật rất khác nhau về biểu lộ gen, sinh lý và trao đổi chất. Người ta đã báo cáo rằng thực vật hoàn toàn có thể cảm nhận bất kỳ sự thay đổi nào trong những tín hiệu môi trường tự nhiên thiên nhiên xung quanh nhưng tuy nhiên đã có nhiều nghiên cứu và phân tích, nhưng chỉ một số trong những cảm ứng có uy tín được công nhận []. Do những áp lực rất khác nhau, những đơn vị và mô của thực vật bị tổn thương và chúng phản ứng tương ứng, ví dụ, những phản ứng phiên mã chống lại những áp lực rất khác nhau là rất khác nhau trong những tế bào hoặc mô rõ ràng của rễ []. Tạo protein đáp ứng với áp lực, mức độ cao của những chất hòa tan liên quan và tỷ lệ chất chống oxy hóa cao hơn là những tín hiệu tế bào được tạo ra do độ mặn, hạn hán và chất thải hóa học. Những ứng suất này được xem là ứng suất chính và chúng tạo ra ứng suất thứ cấp như ứng suất oxy hóa và thẩm thấu []
Trong điều kiện khô hạn, nồng độ CO2 trong lá tăng cao gây ra sự khởi đầu của nhiều chủng loại oxy phản ứng (ROS) gây ra nhiều căng thẳng mệt mỏi cho cây trồng. Khi khí khổng bị khóa, sự di tán của CO2 bên trong lá bị tắc và ROS được tạo ra do lượng oxy tăng lên trong điều kiện khô hạn. Tần suất phát triển, quang hợp và hô hấp của cây bị xáo trộn do sự phá vỡ màng do sản xuất ROS. Một số vật liệu xây dựng tế bào như carbohydrate, lipid, protein và axit nucleic bị ROS làm suy yếu trong điều kiện hạn hán []. Trong những nghiên cứu và phân tích mới gần đây, người ta đã quan sát thấy rằng những chất bảo vệ Osmo đã được tạo ra trong những điều kiện căng thẳng mệt mỏi phối hợp giữa nhiệt độ và độ mặn ở cây cà chua, nhưng không xuất hiện trong những điều kiện căng thẳng mệt mỏi riêng lẻ. Một thí nghiệm khác đã chứng tỏ rằng tác động phối hợp của stress nhiệt và muối dẫn đến sự đa dạng hóa thông số kỹ thuật chuyển hóa được thiết lập với số liệu thống kê phân tử và sinh lý học. Đối với sự phát triển của cây trồng, ROS có một vai trò quan trọng và nó được xem là tín hiệu thứ cấp quan trọng cho quá trình trao đổi chất của tế bào. mức độ cao của ROS thúc đẩy quá trình tự hủy của tế bào. Do đó, một trạng thái cân đối nhẹ nhàng giữa quá trình tạo ROS và quá trình khử nhiễm của chúng hoàn toàn có thể xảy ra ở mọi sinh vật được oxy hóa []. Khả năng thích ứng của cây Arabidopsis đối với tình trạng thiếu nước kéo dãn ở Lever phân tử và hình thái-sinh lý đã được kiểm tra. Cây Arabidopsis được thu thập từ những môi trường tự nhiên thiên nhiên sống rất khác nhau đã thể hiện những thay đổi ở Lever phiên mã []
Hồ sơ trao đổi chất của nhiều chủng loại cây trồng quan trọng rất khác nhau đã được hoàn thành xong một cách toàn diện dưới áp lực về nước, ví dụ như lúa, đậu tương, ngô và cà chua. Ở lúa mạch, nhiều phân tích chuyển hóa cũng khá được tiến hành để hiểu tác động của tình trạng khan hiếm nước đối với pha oxy hóa, axit abscisic và axit amin tự do. Các giống lúa mạch bị thiếu nước để mày mò sự biến hóa di truyền ở Lever trao đổi chất ở quá trình hình thành hạt []. Ức chế sản xuất protein là tín hiệu trao đổi chất ban đầu chống lại những yếu tố phi sinh học []. Sửa đổi và xử lý sau dịch mã cũng là trách nhiệm chính của stress phi sinh học []. Hạn hán ở cafe đã được nghiên cứu và phân tích từ một quan điểm rộng bằng phương pháp đồng hóa những tính năng quan trọng của sinh hóa và sinh lý thực vật. Thực vật chịu nhiều sự kiện hạn hán liên tục có quá trình quang hợp to hơn, trái ngược với thực vật chỉ có một sự kiện hạn hán áp đặt lên chúng. Chắc chắn, những cây này đã đã cho tất cả chúng ta biết kĩ năng trấn áp RuBisCo trước và một số trong những enzyme liên quan đến quá trình trao đổi chất. Khả năng thích ứng với những liều lượng hạn hán rất khác nhau đã xây dựng những biểu lộ gen liên quan đến kĩ năng chống chịu hạn hán []
5. Tác động đến những quá trình hình thái-sinh hóa và sinh lý của thực vật
Với sự thay đổi lớn về môi trường tự nhiên thiên nhiên, thực vật đang phải chịu đựng những điều kiện khí hậu đặc biệt làm hạn chế kĩ năng thích nghi thành công của thực vật theo nhiều cách thức. Do có nhiều đợt mưa và thời tiết ấm hơn, việc di tán nhà máy sản xuất không phải là giải pháp cho vấn đề này. Tuy nhiên, những thay đổi trong sinh lý thực vật có lợi trong điều kiện khí hậu độc đáo, nhưng sự biến hóa môi trường tự nhiên thiên nhiên hoàn toàn có thể gây rủi ro cho thực vật []. Cơ chế hình thái, sinh học và hóa sinh của thực vật đã bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học. Mặc dù đối với những điều kiện thời tiết dự kiến trong tương lai, những phản ứng sinh lý thực vật được Dự kiến sẽ nhân giống nhanh gọn, với sự thay đổi nhỏ trong quá trình đậu quả và ra hoa [,]. Nhiệt độ lý tưởng để cây phát triển nằm trong khoảng chừng từ 10 đến 35 °С. Nhiệt độ tăng đến một điểm rõ ràng sẽ được cho phép thực vật tạo ra năng lượng dư thừa nhưng nhiệt độ tăng cao hơn sẽ làm chậm sự phát triển của thực vật và tốc độ quang hợp hạ xuống mức chết người []
Áp suất Turgor bị số lượng giới hạn bởi căng thẳng mệt mỏi hạn hán và do đó làm chậm sự phát triển của tế bào. Thiếu nước ảnh hưởng đến hoạt động và sinh hoạt giải trí của những enzym quang hợp và làm giảm kĩ năng trao đổi chất và ở đầu cuối là phá hủy cỗ máy quang hợp []. Do những thay đổi về môi trường tự nhiên thiên nhiên, nồng độ CO2 sinh sôi nảy nở và làm chậm quá trình hô hấp ở thực vật và tăng nhiệt độ. Tốc độ hô hấp của cây tăng lên khi nhiệt độ tăng từ 15 đến 40 °C, làm xáo trộn những đặc điểm hình thái của một số trong những cây trồng [,]. Trong quá trình quang hợp, enzyme Rubisco có liên quan đến quá trình cố định và thắt chặt carbon và chuyển hóa CO2 thành hợp chất phức tạp giàu năng lượng []. Rubisco được kích hoạt bởi Rubisco activase ở nhiệt độ tối ưu bằng phương pháp vô hiệu những chất chuyển hóa thứ cấp. Nhiệt độ tăng nhẹ dẫn đến vô hiệu hóa enzyme Rubisco dẫn đến việc tạo ra xylulose-1,5-bisphosphate được cho là một hợp chất ức chế. Ở nhiệt độ tăng, Rubisco không hoạt động và sinh hoạt giải trí thông thường do Rubisco activase bị hỏng và không thể kích hoạt Rubisco []. ROS chứa OH, H2O2 và oxy nhóm đơn là dẫn xuất của quá trình chuyển hóa và được điều hòa bởi cơ chế bảo vệ chống oxy hóa. ROS đa phần được hình thành với số lượng tối thiểu trong điều kiện tối ưu tuy nhiên với sự ngày càng tăng nồng độ gây ra căng thẳng mệt mỏi môi trường tự nhiên thiên nhiên []
6. Phản ứng của hormone thực vật trong những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học
Dưới những áp lực phi sinh học rất khác nhau, hormone đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều chỉnh nhiều đường truyền tín hiệu và phản ứng như axit salicylic (SA), axit abscisic (ABA) và ethylene []. ABA đóng vai trò chính trong việc điều chỉnh những phản ứng căng thẳng mệt mỏi bằng phương pháp tương tác với một số trong những hormone khác ví như thể hiện trong nhiễu xuyên âm ( Hình 5 ). Hormone quan trọng và quan trọng nhất để điều chỉnh những căng thẳng mệt mỏi khí hậu trong cây là ABA. ABA đóng một vai trò quan trọng trong những quá trình phát triển rất khác nhau của thực vật, đặc biệt là trong việc mở và đóng khí khổng, hạn hán, hạt nảy mầm và trạng thái ngủ đông. PYR/PYL/RCAR-PP2C-SnRK2 được công nhận là tầng tín hiệu do ABA tạo ra và trấn áp trạng thái ngủ của hạt một cách hiệu suất cao. Trong điều kiện hạn hán, sự phát triển của cây bị đình trệ nghiêm trọng và nó làm tăng nồng độ ABA trong tế bào. Sự tích lũy ABA trong thời kỳ căng thẳng mệt mỏi hạn hán trấn áp sự thoát hơi nước và ức chế sự tiết khí khổng []. ABA cũng kích hoạt nhiều cơ chế sinh lý ở thực vật như khan hiếm nước, điều chỉnh khí khổng đóng lại và tạo ra nhiều gen phản ứng với stress trong quá trình này []. Máy phát tín hiệu ABA mới gần đây đã được nghiên cứu và phân tích và cơ chế hoạt động và sinh hoạt giải trí của chúng đã được làm sáng tỏ. Tầng tín hiệu gồm có 3 đơn vị, SnRK2/OST1 (Protein kinase), PP2C (protein phosphatase) và protein PYR/PYL/RCAR [].
Mở trong hiên chạy cửa số riêng
Hình 5
Crosstalk nội tiết tố liên quan đến những căng thẳng mệt mỏi rất khác nhau
Hai nhóm nhà khoa học rất khác nhau đã tìm thấy thụ thể ABA PYR/PYL/RCAR [,]. PP2C lần đầu tiên được quan sát thấy trong cây Arabidopsis vô hiệu abi1-1 và abi2-1 và được xem là tác nhân trấn áp tiêu cực của ABA []. Tương tự, protein kinase được thu thập và phân tách thành SnRK2 và nó là chất kích hoạt của ABA []. Axit salicylic đã và đang điều chỉnh nhiều quá trình sinh lý ở thực vật trong điều kiện khí hậu căng thẳng mệt mỏi. Người ta đã xác định rằng axit acetylsalicylic hoàn toàn có thể khuyến khích sự phát triển cụm tế bào nguyên sinh ở ngô, trấn áp quá trình điều hòa chu kỳ luân hồi tế bào []. Vai trò của SA được phát hiện bởi một nhóm những nhà khoa học nghiên cứu và phân tích về nuôi cấy tế bào thuốc lá, họ phát hiện ra rằng SA điều chỉnh sự phát triển chồi và khởi đầu ra hoa []. Malamy và những đồng nghiệp của ông là những người dân tiên phong trong việc nghiên cứu và phân tích Virus khảm thuốc lá và thiết lập vai trò của SA trong tương tác mầm bệnh thực vật []. Các nghiên cứu và phân tích mới gần đây về SA đã mô tả tác động của nó đối với năng suất quả, nốt sần của cây họ đậu, kĩ năng chống chịu nhiệt độ, đóng khí khổng, hô hấp, những gen liên quan đến lão hóa và tăng trưởng tế bào []. Các quy định về axit salicylic trong những sự kiện này hoàn toàn có thể là thứ yếu vì chúng trấn áp việc sản xuất thêm những hormone phản ứng với căng thẳng mệt mỏi của cây [,]
Phytohormone đóng một vai trò quan trọng trong phản ứng căng thẳng mệt mỏi bằng phương pháp điều chỉnh những cơ chế truyền tín hiệu rất khác nhau dưới sự thay đổi của khí hậu. Một trong những thành viên quan trọng nhất của phytohormone là ethylene. Nó được tìm thấy ở dạng khí và do đó được cho phép link giữa thực vật với thực vật. Một thế kỷ trước, ethylene đã được phát hiện và Tính từ lúc đó, nhiều nghiên cứu và phân tích đã được thực hiện để tiết lộ quá trình sinh tổng hợp của nó. Ethylene có hiệu suất cao trấn áp sự nảy mầm của hạt, quá trình chín, sự phát triển của lá và sự lão hóa dưới những áp lực khí hậu phi sinh học và sinh học rất khác nhau. Người ta nhận định rằng ethylene đóng vai trò là đường truyền tín hiệu giữa sự phát triển của thực vật và những biến hóa thời tiết. Các áp lực phi sinh học như nhiễm mặn, ngập úng, nhiệt độ cao, sương giá, tiếp xúc với sắt kẽm kim loại nặng, thiếu chất dinh dưỡng và hạn hán là những nguyên nhân điều chỉnh quá trình tổng hợp ethylene []. Các yếu tố phản ứng ethylene (ERF) trong ethylene thực vật thuộc họ những yếu tố phiên mã lớn (TF) và được kích hoạt trong những căng thẳng mệt mỏi sinh lý và môi trường tự nhiên thiên nhiên rất khác nhau. Đã có nhiều cuộc điều tra về ERF đề xuất vai trò của nó đối với những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học nhưng cho tới nay không còn dẫn chứng về bất kỳ con phố truyền tín hiệu rõ ràng nào dưới những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học. Trong một nghiên cứu và phân tích mới gần đây, ERFs trong cà chua phải chịu điều kiện hạn hán, nhiễm mặn, nóng, lạnh và quá nhiều nước để biểu lộ chúng []
7. Các phương pháp chống biến hóa khí hậu
Biến đổi môi trường tự nhiên thiên nhiên có ảnh hưởng lâu dài đến nông nghiệp và bảo mật thông tin an ninh lương thực trên toàn cầu. An ninh, bảo vệ an toàn và đáng tin cậy thực phẩm bị đe dọa bởi thời tiết khắc nghiệt không phải chuyện mới gần đây. Nhưng trước đây, không còn sự xem xét nào được thông qua để xử lý và xử lý vấn đề này. Do đó, để đối phó với những biến hóa thời tiết này là nhu yếu cấp thiết nhất trên toàn thế giới. Để cây trồng thích ứng với sự thay đổi của áp lực môi trường tự nhiên thiên nhiên, nên phải có những phương pháp tiếp theo
7. 1. Phương pháp văn hóa
Gần đây, một số trong những thí nghiệm đã báo cáo những cuộc điều tra về những kế hoạch mà nông dân đã thử nghiệm để xử lý và xử lý sự biến hóa khí hậu để cây trồng thích nghi. Có nhiều cách thức tiếp cận hữu ích được nông dân áp dụng, gồm có những yếu tố phi sinh học như thay đổi thời gian trồng và thu hoạch, tập hợp nhiều chủng loại cây trồng có vòng đời ngắn, luân canh cây trồng, kỹ thuật tưới tiêu và sự thay đổi trong kế hoạch canh tác. Trong điều kiện căng thẳng mệt mỏi về khí hậu, tất cả những phương pháp này đều rất có lợi cho kĩ năng thích ứng của cây trồng [,,,]. Điều chỉnh thời vụ gieo hạt, áp dụng những giống cây trồng chịu hạn và trồng nhiều chủng loại cây trồng mới là một số trong những kế hoạch quan trọng để giảm sút rủi ro tiềm ẩn tiềm ẩn biến hóa khí hậu và mang lại kĩ năng thích ứng tốt hơn cho cây trồng để đảm bảo bảo vệ an toàn và đáng tin cậy và bảo mật thông tin an ninh lương thực []. Một cách tiếp cận khác về kĩ năng thích nghi của cây trồng là sử dụng những kỹ thuật quản lý cây trồng hoàn toàn có thể tăng cường sự phát triển của cây trồng dưới những áp lực môi trường tự nhiên thiên nhiên rất khác nhau. Việc lựa chọn thời gian gieo hạt, tỷ lệ gieo trồng và thực hành tưới tiêu tối ưu là những kỹ thuật quan trọng để xử lý và xử lý những căng thẳng mệt mỏi về thời tiết []. Phân bón cũng rất quan trọng để giảm tác động của sự việc nóng lên toàn cầu và tương hỗ cây trồng hoàn toàn có thể thích nghi tốt hơn. Nó đáp ứng năng lượng đáng kể cho cây trồng và có lợi để duy trì độ phì nhiêu của đất và tăng năng suất. Do đó, tầm quan trọng của phân bón trong việc nuôi dưỡng thế giới là không thể phủ nhận []
7. 2. kỹ thuật thông thường
Dưới những áp lực môi trường tự nhiên thiên nhiên rất khác nhau, nhân giống cây trồng đã cho tất cả chúng ta biết những kỹ thuật năng động trong việc phát triển và cải tổ cây trồng. Nó đưa ra một phương pháp hoàn toàn có thể đảm bảo bảo mật thông tin an ninh lương thực và bảo vệ an toàn và đáng tin cậy dưới những biến hóa thời tiết khắc nghiệt và giúp cây trồng thoát khỏi những áp lực rất khác nhau thông qua quá trình tăng trưởng quan trọng của cây trồng bằng phương pháp phát triển những giống cây trồng chống chịu được căng thẳng mệt mỏi []. Phân tích sự khác lạ di truyền được sử dụng cho tính đa hình, lai cận huyết, đánh giá, phân loại và tái tổ hợp để đạt được sự hoàn hảo nhất của cây trồng và là một trong những khía cạnh chính để xác định giao phối cận huyết thành công. Phân tích sự khác lạ di truyền được xem là một phương pháp rất quan trọng để phát triển những giống cây trồng mới nhờ vào khoảng chừng cách di truyền và sự tương đồng [,]. Đối với những nghiên cứu và phân tích di truyền, giống địa phương là một nguồn quan trọng, ví dụ, giống lúa mì được lưu giữ trong ngân hàng nhà nước tài liệu gồm có phương sai di truyền rộng hơn và là cơ sở có mức giá trị để chống lại căng thẳng mệt mỏi vì nó chứa những giống cây trồng hoàn toàn có thể điều chỉnh để thích ứng với căng thẳng mệt mỏi môi trường tự nhiên thiên nhiên đa dạng []. Hình 6 minh họa cách nhân giống cây trồng phân tử và tích hợp hữu ích ra làm sao để phát triển những giống cây chống chịu căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học bằng phương pháp sử dụng những phương pháp tiếp cận bộ gen như tinh lọc có tương hỗ đánh dấu (MAS) và .
Mở trong hiên chạy cửa số riêng
Hình 6
Trình bày từng bước những phương pháp tiếp cận sinh lý, nhân giống phân tử và gen để phát triển những giống chống chịu stress sinh học và phi sinh học
7. 3. Chiến lược di truyền và gen
7. 3. 1. Chọn giống nhờ vào Omics và lựa chọn có sự tương hỗ của Marker (MAS)Phương pháp tiếp cận Omics đáp ứng những nguồn tài nguyên hữu ích để làm sáng tỏ những hiệu suất cao sinh học của bất kỳ thông tin di truyền nào để tăng cấp và phát triển cây trồng []. Các thông tư phân tử rất khác nhau được nghiên cứu và phân tích trong bộ gen quần thể trên khắp môi trường tự nhiên thiên nhiên ở nhiều thành viên để tìm ra những kiểu biến thể mới và giúp tìm ra liệu những gen có hiệu suất cao trong những đặc điểm sinh thái quan trọng hay là không []. Ở nhiều loại cây trồng, chương trình nhân giống được kết phù phù hợp với những phương pháp tiếp cận bộ gen để đạt được tầm cao lớn trong nhân giống phân tử và sàng lọc những tế bào mầm ưu tú với tổ hợp đa tính trạng [] Để xác định những kiểu hình dưới những mối liên hệ biến hóa môi trường tự nhiên thiên nhiên rất khác nhau, phân tích di truyền học và phiên mã được sử dụng [] . Những cách tiếp cận này tương hỗ phát triển cây trồng thông minh với khí hậu để có năng suất và sản lượng tốt hơn dưới những biến hóa khí hậu rất khác nhau []. Với sự ra đời của trình tự thông lượng cao và kiểu hình, nhân giống nhờ vào bộ gen đã mở đường cho việc xác định những căng thẳng mệt mỏi rất khác nhau dự kiến sẽ ảnh hưởng xấu đến năng suất cây trồng. Hơn nữa, tài liệu có sẵn về những điều kiện môi trường tự nhiên thiên nhiên khắc nghiệt, dấu vân tay DNA và ánh xạ định vị tính trạng định lượng (QTL) được cho phép sàng lọc những tế bào mầm ưu tú dưới áp lực phi sinh học []. Phân tích QTL những tính trạng liên quan đến năng suất ở cây trồng trong điều kiện căng thẳng mệt mỏi được cho phép phát triển những giống cây trồng mới với kĩ năng thích ứng tốt hơn trong điều kiện căng thẳng mệt mỏi phi sinh học []. Nhân giống cây trồng phân tử là một cách tiếp cận thiết yếu để nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng khi có nhiều áp lực sinh học và phi sinh học []. Đối với tiến trình nhân giống nhanh, lựa chọn tương hỗ bằng thông tư (MAS) thể hiện một phần quan trọng trong việc cải tổ những tính trạng và năng suất cây trồng. Với sự tiến bộ trong bộ gen cây trồng, những tín hiệu DNA đã được xác định có mức giá trị cho việc nhân giống có sự tương hỗ của tín hiệu []
Sự ra đời của những công cụ giải trình tự mới đã giúp giảm sút trở ngại vất vả trong việc nghiên cứu và phân tích những biến thể bộ gen và dẫn đến việc xác định một lượng lớn đa hình DNA, đặc biệt là những tín hiệu đa hình đơn nucleotide (SNPs) [] Độ đúng chuẩn của ánh xạ QTL được tăng cường trung bình từ 10–30 centimogran đến
7. 3. 2. Nghiên cứu link toàn bộ bộ gen (GWAS) về kĩ năng chịu đựng căng thẳng mệt mỏiNghiên cứu link rộng bộ gen (GWAS) là một công cụ mạnh mẽ và tự tin để hiểu tập hợp đầy đủ những biến thể di truyền trong những giống cây trồng rất khác nhau để nhận ra biến thể alen link với bất kỳ tính trạng rõ ràng nào []. GWAS thường làm nổi bật mối link Một trong những SNP và tính trạng và nhờ vào thiết kế GWAS, công cụ tạo kiểu gen, quy mô thống kê để kiểm tra và lý giải kết quả []. Trong nhiều loại cây trồng, GWAS đã được thực hiện để khai thác quá trình di truyền phụ trách về tính kháng di truyền dưới biến hóa khí hậu []. Ở thực vật, GWAS có những ứng dụng rộng rãi liên quan đến stress sinh học và phi sinh học. GWAS đã được áp dụng để mô tả kĩ năng chịu hạn [], chịu mặn [] và chịu nóng []
Ở cây Arabidopsis thaliana, nghiên cứu và phân tích GWAS được thực hiện bởi Verslues et al. (2013) được tương hỗ bởi những phương pháp di truyền ngược để làm sáng tỏ những gen duy nhất tích lũy proline dưới áp lực hạn hán. Mối link Một trong những SNP của tất cả tài liệu kiểu gen và kiểu hình đã được kiểm tra và những vùng rõ ràng điều chỉnh sự tích lũy proline đã được công nhận. Tương tự như vậy, những protein rất khác nhau trấn áp quá trình tiền tích lũy ví dụ như protein hộp aMADS, Protein phổ ứng suất A miền, protein phosphatase 2A tiểu đơn vị A3, thioredoxin, protein ribosome RPL24A và protease ty thể LON1 đã được xác định bằng phương pháp sử dụng di truyền ngược. Nghiên cứu này đã đưa ra những hiểu biết sâu sắc về sự tích lũy proline trong điều kiện căng thẳng mệt mỏi hạn hán []. Aegilops tauschii được báo cáo là có nhiều gen kháng thuốc điều chỉnh những áp lực phi sinh học []. Các nhà lai tạo nên phải có kiến thức quan trọng để hiểu cấu trúc di truyền của Aegilops tauschii nhằm mục đích cải tổ kĩ năng phục hồi hạn hán. Tần và tập sự. (2022) đã điều tra 373 giống rất khác nhau của A. tauschii để kiểm tra 13 đặc điểm trấn áp căng thẳng mệt mỏi hạn hán. Đối với GWAS 7185 SNP được chỉ định để nghiên cứu và phân tích hành vi kiểu hình và thực hiện quy mô tuyến tính hỗn hợp và quy mô tuyến tính chung để tìm mối liên hệ giữa SNP với những đặc điểm kiểu hình []
Các QTL liên quan đến kĩ năng kháng mặn ở thực vật được nghiên cứu và phân tích bằng phương pháp sử dụng GWAS. Kumar và tập sự. (2015) đã báo cáo những gen rất khác nhau điều chỉnh kĩ năng chịu mặn của cây lúa bằng phương pháp sử dụng những mảng SNPs thông lượng cao infinium. Sáu nghìn SNP nhờ vào kiểu gen đã được xây dựng cho những gen liên quan đến căng thẳng mệt mỏi và link Một trong những SNP và tài liệu kiểu hình đã được lý giải. Các QTL chịu mặn theo vùng gen được ánh xạ trên những nhiễm sắc thể số 1, 4, 6 và 7. Một QTL mới hiện hữu trên nhiễm sắc thể số 1 đã được báo cáo và được gọi là “Saltol” có liên quan đến kĩ năng chịu mặn ở quá trình cây con []. Lafarge và tập sự. (2022) đã thực hiện GWAS để xác định kiểu gen cho 167 giống lúa về kĩ năng bất dục bông (SPKST) và chất dinh dưỡng vi lượng của bông bằng phương pháp áp dụng 3 kỹ thuật hồi quy haplotype, hồi quy thông tư đơn và đồng khớp tất cả những thông tư để phân tích tác động của nhiệt trong quá trình tổng hợp. Một mối liên hệ quan trọng đã xuất hiện giữa SPKST, những đặc điểm thứ cấp và 14 locus. Những locus này đã được nghiên cứu và phân tích về những hiệu suất cao liên quan đến protein sốc nhiệt, trấn áp phản ứng của thực vật, phát triển thể giao tử, phân chia tế bào và phát hiện những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học []. Chopra và tập sự. (2022) đã báo cáo những gen chống chịu căng thẳng mệt mỏi rất khác nhau ở lúa miến nhị sắc liên quan đến căng thẳng mệt mỏi nóng và lạnh. GWAS được tiến hành để phân tích kiểu gen và kiểu hình. Ba mươi SNP đã được xác định cho những gen liên quan đến biểu lộ anthocyanin và chuyển hóa carbohydrate, có liên quan mạnh mẽ và tự tin đến stress lạnh ở quá trình tăng trưởng cây con của lúa miến. Tương tự, 12 SNPs được phát hiện đối với stress nhiệt ở quá trình cây con và được trấn áp bởi những gen có hiệu suất cao vận chuyển ion và chuyển hóa đường []. Trong một nghiên cứu và phân tích khác Chen et al. (2022) đã kiểm tra Cao lương nhị sắc về những đặc điểm chịu nhiệt như cháy lá (LF) và đốm lá (LB) ở quá trình sinh trưởng sinh dưỡng. Để xác định mối liên hệ Một trong những SNP với kiểu gen và kĩ năng chịu nhiệt, GWAS đã được thực hiện. Chín SNP được link ngặt nghèo với LF và năm SNP được xác định cho những đặc điểm LB. Hơn nữa, 14 gen liên quan đến SNPs đã được phát hiện có biểu lộ phản ứng với áp lực đối với những áp lực phi sinh học []
7. 3. 3. Lựa chọn bộ gen (GS) để tăng cấp cải tiến cây trồngChọn lọc bộ gen (GS) là công cụ thú vị để cách mạng hóa việc cải tổ cây trồng bằng phương pháp sử dụng tỷ lệ kiểu hình và chất thông tư thông lượng cao để sàng lọc nguồn gen ưu tú, cải tổ những tính trạng đa gen và phát triển dòng giống kinh tế tài chính []. Hiện tại, triển vọng của tinh lọc bộ gen (GS) để đẩy nhanh tốc độ đạt được những thành tựu di truyền trong nhiều chủng loại cây trồng chính đã kích thích sự phát triển của những thiết kế đa môi trường tự nhiên thiên nhiên để ước tính bộ gen. Burgueño và tập sự. (2012) đã đề xuất thiết kế thống kê đầu tiên bằng phương pháp áp dụng quy mô hỗn hợp tuyến tính cho quy mô G × E []. Jarquín và tập sự. (2014) đã đề xuất một khối mạng lưới hệ thống quy mô hóa những link giữa sự phối hợp độ cao của những điểm đánh dấu và môi trường tự nhiên thiên nhiên tích phù phù hợp với nhau (G × E) []. Một quy mô khác (quy mô kiểu GBLUP) được đề xuất bởi Lopez-Cruz et al. (2015) trong đó hồi quy kiểu hình được sử dụng cho việc tương tác của tín hiệu × môi trường tự nhiên thiên nhiên (M × E) []. Mô hình đa môi trường tự nhiên thiên nhiên tân tiến để Dự kiến bộ gen được đề xuất bởi Cuevas et al. (2022) nhờ vào quy mô Bayes. Các phương pháp này được áp dụng trên 4 giống lúa mì và 1 giống ngô và ngân hàng nhà nước tài liệu CIMMYT tiết lộ rằng quy mô G × E có tỷ lệ ý nghĩa cao và Dự kiến bộ gen tốt hơn so với những quy mô khác []
Khoảng 40 nghiên cứu và phân tích nhờ vào GS đã được xuất bản cho tới nay. Lúa mì là cây trồng được nghiên cứu và phân tích nhiều nhất với 29 nghiên cứu và phân tích tinh lọc bộ gen. Hơn nữa, lúa mạch, yến mạch và lúa mì cứng có 5, 2 và 1 bài báo nghiên cứu và phân tích được xuất bản. Công nghệ mảng đa dạng (DArT) là nhà sản xuất hứa hẹn nhất được sử dụng trong GS, tiếp theo là đa hình đơn nucleotide (SNP) và tạo kiểu gen bằng phương pháp giải trình tự (GBS). Những thí nghiệm này đã cho tất cả chúng ta biết GS hoàn toàn có thể được sử dụng tuyệt vời trong nhân giống ngũ cốc []. Các thiết kế tinh lọc bộ gen (GS) đã được phát triển rộng rãi cho lúa mì để tiết lộ những tế bào mầm hoàn toàn có thể thích ứng tốt hơn với sự thay đổi khí hậu []. Crain và tập sự. (2022) đã nghiên cứu và phân tích những kỹ thuật GS rất khác nhau để phát hiện tài liệu kiểu hình từ kiểu hình thông lượng cao. Tại CIMMYT, áp lực về nhiệt độ và hạn hán đã được kiểm tra trên 1000 giống lúa mì ưu tú bằng phương pháp sử dụng phương pháp hiện tượng kỳ lạ năng suất cao []
7. 3. 4. Cây biến hóa gen để chống chịu căng thẳng mệt mỏiCông nghệ sinh học là một cách tiếp cận có ảnh hưởng đối với thao tác di truyền của cục gen để cải tổ con người. Biến đổi gen thông qua công nghệ tiên tiến sinh học là một kế hoạch mạnh mẽ và tự tin. Dữ liệu khuyến khích được thu thập từ di truyền học hoàn toàn có thể được khai thác đáng kể đối với những căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học rất khác nhau như độ mặn, hạn hán, nóng và lạnh. Việc xác định những TF phản ứng với căng thẳng mệt mỏi là những phát hiện mạnh mẽ và tự tin để phát triển những giống cây trồng chống lại căng thẳng mệt mỏi. Những TF này hoàn toàn có thể trấn áp kiểu hình của gen trong cây trồng biến hóa gen liên quan đến những áp lực rất khác nhau []. Có rất nhiều cây chuyển gen đã được thiết lập bằng kỹ thuật di truyền để xử lý và xử lý những căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học. Những cây biến hóa gen này thể hiện sức đề kháng đáng kể chống lại những biến hóa khí hậu so với cây thông thường [,]
Các yếu tố phiên mã (TF) rất khác nhau được công nhận là TF dành riêng cho thực vật gồm có nhóm AP2/ERFBP []. Họ AP2/ERFBP TF này phụ trách cho nhiều con phố tăng trưởng của thực vật và có hiệu suất cao trong những phản ứng căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học []. AP2/EREBP TF được phân loại thành 4 nhóm phụ nhờ vào sự giống nhau và số lượng của chúng. Các phân họ gồm có ERF TF, DREB (protein link với yếu tố phản ứng với mất nước), AP2 (Apetala 2), TF và RAV (liên quan đến ABI3/VP1). DREB và ERF là hai phân họ chính đã được kiểm tra rộng rãi do vai trò của chúng trong những phản ứng sinh học và phi sinh học của thực vật []. DREB TF hoàn toàn có thể điều chỉnh đáng kể trong những điều kiện thiếu nước và căng thẳng mệt mỏi lạnh rất khác nhau []. DREB TF đã được nghiên cứu và phân tích để ứng phó với stress ở nhiều loài thực vật rất khác nhau như lúa mì, lúa mạch, ngô, đậu tương, gạo, cà chua và Arabidopsis [,,]. Trong nhiều thí nghiệm, DREB1 đã được nghiên cứu và phân tích trên cây lúa và cây Arabidopsis về cơ chế trấn áp của nó đối với điều kiện căng thẳng mệt mỏi do lạnh trong khi DREB2 hoạt động và sinh hoạt giải trí trong điều kiện hạn hán, nhiễm mặn và nhiệt độ cao [,,]. Các TF DREB1 đã được biểu lộ quá mức để phát triển cây Arabidopsis biến hóa gen với kĩ năng chịu mặn, hạn hán và đóng băng tốt hơn [,]. Tương tự như vậy, những gen DREB1 đã được đưa vào hạt cải dầu, lúa, cà chua và thuốc lá để chống chịu lạnh [,,,]. Nhiều gen DREB1 cũng khá được tinh chế từ lúa mì, lúa mạch đen, ngô, gạo và hạt cải dầu và đã được quy đổi để phát triển cây trồng chuyển gen chống lại những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học rất khác nhau [,]. Tần và tập sự. (2007) đã phân lập gen ZmDREB2A từ ngô và biểu lộ quá mức trong cây Arabidopsis để phát triển cây Arabidopsis chuyển gen với kĩ năng chống chịu khô hạn được cải tổ []. Tương tự Chen và tập sự. (2007) tiết lộ rằng những cây chuyển gen với sự biểu lộ quá mức của gen GmDREB2 được chiết xuất từ cây đậu tương đã cho tất cả chúng ta biết kĩ năng chống chịu mặn và hạn hán đáng kể []. Mallikarjuna và tập sự. (2011) đã phát triển thành công giống lúa biến hóa gen với kĩ năng chống chịu mặn và khô hạn được cải tổ bằng phương pháp biểu lộ quá mức gen OsDREB2A []
Phân họ to hơn của AP2/EREBP TF là ERF [] và phụ trách điều chỉnh những gen chống chịu căng thẳng mệt mỏi ở thực vật []. Dưới áp lực phi sinh học, những gen ERF này được tạo ra để siêu biểu lộ [] dẫn đến kĩ năng chống chịu căng thẳng mệt mỏi tốt hơn ở cây chuyển gen. Ngoài ra, một số trong những ERF TF cũng tham gia vào cả kĩ năng chịu đựng căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học do kĩ năng điều chỉnh nhiều con phố sinh tổng hợp nội tiết tố []. Zhu et al. (2014) đã nghiên cứu và phân tích rằng việc đưa TaPIE1 vào lúa mì đã cải tổ thành công kĩ năng chống chịu stress lạnh và kháng mầm bệnh []. Nghiên cứu sâu hơn đã được thực hiện để phát triển thuốc lá chuyển gen bằng gen GmERF3 được biểu lộ quá mức. Loại thuốc lá biến hóa gen này đã tăng kĩ năng chống lại TMV, mất nước và cũng chịu được áp lực do mặn []
Họ MYB TF được gọi là gen gây ung thư myeloblastosis là một nhóm TF khổng lồ được phát hiện ở sinh vật nhân chuẩn và được phân bố rộng rãi trong thực vật [,]. Nhiều MYB TF rất khác nhau đã được xác định để điều chỉnh nhiều con phố sinh hóa và sinh lý như chu kỳ luân hồi tế bào, sinh tổng hợp nội tiết tố và chuyển hóa sơ cấp và thứ cấp. Những TF này cũng khá được biết là có hiệu suất cao trong những phản ứng căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học []. Lý và tập sự. (2015) đã tóm tắt những MYB TF rất khác nhau liên quan đến kĩ năng chống chịu stress phi sinh học ở thực vật và cây Arabidopsis []. Một số MYB TF như AtMYB61, AtMYB60 và AtMYB44 đã được xác định để tăng cường kĩ năng chống chịu khô hạn ở cây Arabidopsis chuyển gen bằng phương pháp trấn áp hoạt động và sinh hoạt giải trí của khí khổng [,,]. Gen AtMYB96 được biểu lộ trong cây Arabidopsis với vai trò là một chất điều hòa, bằng con phố truyền tín hiệu ABA để tạo ra kĩ năng chống hạn [] hoặc bằng phương pháp trấn áp quá trình sinh tổng hợp sáp biểu bì []. Dương và tập sự. (2012) đã phát triển giống lúa biến hóa gen bằng phương pháp biểu lộ quá mức gen OsMYB2 để cải tổ kĩ năng chống chịu rét, mặn và mất nước của cây lúa []. Gen GmMYB76 được phân lập từ đậu tương đã được chuyển thành công vào Arabidopsis để kháng mặn và đóng băng []. MdMYB121 từ táo đã được biến hóa đáng kể thành táo và cà chua để phát triển cây chuyển gen với kĩ năng chịu hạn và mặn được tăng cường []. Chen và tập sự. (2022) đã báo cáo rằng gen ZmMYB30 được phân lập từ ngô đã được chuyển vào cây Arabidopsis để tăng cường kĩ năng chống chịu mặn []. Tương tự như vậy, gen MdSIMYB1 từ táo đã được sử dụng để phát triển thuốc lá chuyển gen và táo với kĩ năng chống chịu lạnh, hạn hán và mặn được cải tổ []. Gen TaPIMP1 được biểu lộ để phát triển lúa mì chuyển gen và nó đã cho tất cả chúng ta biết kĩ năng chống chịu hạn hán và nấm gây bệnh Bipolaris sorokiniana vượt trội. Siêu biểu thức của TaPIMP1 đã được xác nhận bằng phân tích microarray []. Trong một thí nghiệm khác, TaPIMP1 TF đã được nghiên cứu và phân tích về kĩ năng điều chỉnh của nó để xử lý và xử lý những căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học trong thuốc lá chuyển gen. Thuốc lá chuyển gen đã cho tất cả chúng ta biết tính kháng Ralstonia solanacearum, độ mặn và hạn hán []
Một họ TF quan trọng khác là WRKY được phân bố rộng rãi liên quan đến những áp lực phi sinh học [ ] và sinh học ở thực vật []. Ở cây chuyển gen gen WRKY được biểu lộ quá mức để tăng kĩ năng chống chịu stress phi sinh học ví dụ như ở cây lúa chuyển gen gen OsWRKY11 được đưa vào để tăng cường kĩ năng chống chịu với nhiệt độ và hạn hán []. Zhou và tập sự. (2008) đã tiến hành một thí nghiệm trên Arabidopsis để làm cho nó chống lại những điều kiện căng thẳng mệt mỏi rất khác nhau. GmWRKY21 và GmWRKY54 được biểu lộ quá mức trong cây Arabidopsis biến hóa gen để cải tổ kĩ năng chống chịu lạnh và khô hạn tương ứng []. Ngưu và tập sự. (2012) đã điều tra sự biểu lộ quá mức của gen TaWRKY19 ở lúa mì biến hóa gen trước những điều kiện căng thẳng mệt mỏi do đóng băng, hạn hán và nhiễm mặn []. Tương tự, TaWRKY1 và TaWRKY33 phân lập từ lúa mì được sử dụng để phát triển cây Arabidopsis chuyển gen chống hạn và chịu nóng []. Các gen ZmWRKY33 trong ngô đã được cảm ứng đối với độ mặn, hạn hán, đóng băng và căng thẳng mệt mỏi ABA. Dưới điều kiện stress mặn cây Arabidopsis chuyển gen với sự biểu lộ quá mức của gen ZmWRKY33 đã cho tất cả chúng ta biết kĩ năng chống chịu đáng kể []. Khả năng chịu mất nước được tăng lên ở hoa cúc chuyển gen với sự biểu lộ quá mức của CmWRKY1 []
NAC TF có tầm quan trọng đáng kể trong nhiều quá trình, ví dụ như sự phát triển của hoa, phân chia tế bào và điều hòa phản ứng với căng thẳng mệt mỏi trong thực vật do căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học [,]. Nhiều NAC TF đã được phát hiện trong nhiều loại thực vật có bộ gen được giải trình tự như ở lúa với 151, ở Arabidopsis 117 [], ở ngô 152 [], và ở đậu tương 152 [] NAC TF đã được xác định. Ngoài ra, một số trong những lượng lớn những TF NAC đã được báo cáo là có mối liên hệ trực tiếp với những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học, ví dụ như ở Arabidopsis biến hóa gen 31 gen NAC, đã được xác định về kĩ năng chịu mặn [], và ở cây lúa, 40 gen NAC đã được xác định về kĩ năng chịu hạn [ . Ở lúa miến, sự biểu lộ của gen SbSNAC1 được gây ra bởi tình trạng hạn hán và mặn và sự biểu lộ quá mức của gen này trong cây Arabidopsis chuyển gen đã cho tất cả chúng ta biết kĩ năng kháng hạn []. Trịnh và tập sự. (2009) đã phát triển giống lúa biến hóa gen bằng phương pháp biểu lộ quá mức OsNAC045 mang lại kĩ năng chịu hạn và mặn []. Sự biểu lộ quá mức của OsNAC1 trong lúa biến hóa gen đã được nghiên cứu và phân tích về kĩ năng chịu mặn và chịu hạn []
7. 4. Chiến lược sửa đổi bộ gen
Chỉnh sửa bộ gen (GE) là kế hoạch mạnh nhất để thao túng bộ gen thực vật bằng những nhân rõ ràng theo trình tự. GE để tăng cấp cải tiến cây trồng hoàn toàn có thể vượt trội trong việc xử lý và xử lý tình trạng mất bảo mật thông tin an ninh lương thực và phát triển khối mạng lưới hệ thống nông nghiệp thông minh với khí hậu trên toàn cầu []. Trong những phương pháp nhân giống cây trồng truyền thống, những gen được phát hiện có liên quan đến những đặc điểm quan trọng rất khác nhau bằng phương pháp đột biến và những kế hoạch nhân giống thông thường, được công nhận là một kỹ thuật quan trọng để phát triển nguồn gen ưu tú và năng suất cao []. Sự đa dạng di truyền của những giống ưu tú rất khác nhau đã giảm đáng kể do việc khai thác rộng rãi nhiều chủng loại cây trồng quan trọng, trong nhiều trường hợp rất khác nhau, có liên quan đến việc tăng cường tính nhạy cảm đối với một số trong những căng thẳng mệt mỏi phi sinh học và sinh học [,]. Các phương pháp nhân giống cây trồng đã bị ảnh hưởng rất nhiều bởi những công cụ GE và mày mò những kế hoạch mới để thao tác nhanh và đúng chuẩn trong bộ gen của cây trồng nhằm mục đích bảo vệ chúng trước những áp lực rất khác nhau và cải tổ năng suất cây trồng []. Do đó, việc phát triển những biến hóa mới trong vốn gen của những tế bào mầm thực vật rất khác nhau là thiết yếu dưới áp lực phi sinh học và sinh học để cải tổ những giống cây trồng ưu tú hoàn toàn có thể tạo ra cây trồng năng suất cao []. Trong công nghệ tiên tiến sửa đổi bộ gen, những endonuclease rõ ràng của trang web được sử dụng gồm có những hạt nhân ngón tay kẽm (ZFN), chất kích hoạt phiên mã như những hạt nhân hiệu ứng (TALEN) và CRISPR-Cas9 []. Trái ngược với những công cụ sửa đổi bộ gen của ZEN và TALEN, khối mạng lưới hệ thống CRISPR/Cas9 đang nổi lên như một kế hoạch mạnh nhất của GE vì nó tiết kiệm, nhanh gọn, đúng chuẩn và được cho phép sửa đổi nhiều vị trí rõ ràng trong bộ gen []
Hệ thống CRISPR/Cas9 để tăng cấp cải tiến cây trồngCRISPR/Cas9 là một kế hoạch sửa đổi bộ gen tân tiến nhờ vào cơ chế bảo vệ của sinh vật nhân sơ được kích hoạt bởi tổ chức RNA loại II giúp bảo vệ sinh vật nhân sơ chống lại vi-rút tấn công [,,]. Chỉnh sửa bộ gen đã được tân tiến hóa bằng phương pháp lắp ráp CRISPR-Cas9, bằng phương pháp tạo ra những đột biến gen ứng cử viên và vô hiệu những nucleotide đơn lẻ trong bộ gen []. So với những công cụ sửa đổi bộ gen khác ví như TALENs/ZFNs, những kế hoạch nhờ vào CRISPR đã được khai thác rất nhiều trong bộ gen thực vật []. Hơn nữa, nó có tiềm năng to lớn trong việc tương hỗ nhân giống cây trồng để thiết lập những giống có năng suất cao và chống chịu căng thẳng mệt mỏi []. Đáng kể nhất, công cụ CRISPR/Cas9 đang quy đổi thành một kỹ thuật thân thiện với môi trường tự nhiên thiên nhiên dễ hiểu để thiết lập những cây không chuyển gen được sửa đổi bộ gen nhằm mục đích xử lý và xử lý những điều kiện môi trường tự nhiên thiên nhiên khắc nghiệt và đảm bảo bảo mật thông tin an ninh lương thực []. Mô hình kỹ thuật bộ gen nhờ vào CRISPR/Cas9 để phát triển cây chuyển gen hoặc giống chống chịu áp lực phi sinh học được lý giải trong Hình 7 .
Mở trong hiên chạy cửa số riêng
Hình 7
Một quy mô kỹ thuật bộ gen nhờ vào CRISPR/Cas9 để phát triển cây chuyển gen hoặc giống chống chịu stress phi sinh học
CRISPR/Cas9 đã được thực hiện rộng rãi để sửa đổi bộ gen thực vật nhằm mục đích đối phó với những căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học []. Một nghiên cứu và phân tích đã được tiến hành nhằm mục đích phá vỡ gen TaERF3 và TaDREB2 để tạo ra tính kháng stress phi sinh học bằng phương pháp sử dụng công cụ sửa đổi bộ gen CRISPR []. Tương tự như vậy, 21 gen KUP đã được xác định ở cây sắn đã được siêu biểu lộ dưới áp lực phi sinh học. Phân tích biểu lộ khác lạ của gen KUP tiết lộ rằng chúng gây ra kĩ năng kháng hạn []. Đối với những nghiên cứu và phân tích về kĩ năng chịu hạn, những gen MAPKKK đã được nghiên cứu và phân tích bằng phương pháp phân tích toàn bộ bộ gen []. CRISPR/Cas9 được ứng dụng trên lúa để tạo đột biến bộ ba. Các gen TGW6, GW5, GW2 có hiệu suất cao quy định kích thước hạt. Bằng cách đột biến gen này, kích thước của hạt đã tăng lên 30% []. Công nghệ CRISPR đã được áp dụng để tạo đột biến ở Brassica napus bằng phương pháp vô hiệu gen CLVTA3 dẫn đến sản xuất nhiều hạt giống hơn. Một kế hoạch tương tự đã được áp dụng để tăng kích thước hạt lúa mì bằng phương pháp vô hiệu gen TaGW2 hoàn toàn có thể hạn chế tăng kích thước hạt []. Không có bất kỳ biến hóa gen nào, lúa mì đã được phát triển với mức gluten thấp bằng phương pháp sử dụng kỹ thuật CRISPR/Cas9 []. Vương và tập sự. (2022) đã nghiên cứu và phân tích gen protein kinases 3 (slmapk3) để nghiên cứu và phân tích cơ chế điều hòa của nó nhằm mục đích tạo ra tính kháng hạn ở cà chua. Chiến lược CRISPR/Cas9 đã được sử dụng để phát triển những dòng đột biến cà chua đã cho tất cả chúng ta biết nồng độ proline, malondialdehyd và H2O2 được tăng cường đáng kể. Các dòng đột biến cà chua dễ bị stress oxy hóa hơn trong điều kiện hạn hán. Kết quả của nghiên cứu và phân tích này đã cho tất cả chúng ta biết tầm quan trọng của gen SlMAPK3 trong cơ chế chịu hạn và sự biểu lộ quá mức của gen này bằng kỹ thuật di truyền giúp cải tổ kĩ năng chịu hạn []. Gen SlAGL6 đã bị đánh sập bởi Klap et al. (2022) bằng phương pháp sử dụng khối mạng lưới hệ thống CRISPR/Cas9 để phát triển quả parthenocarpic để đối phó với stress nhiệt. Các dòng cà chua đột biến thu được in như những cây thông thường có cùng hình dạng và trọng lượng []. Shen và tập sự. (2022) nghiên cứu và phân tích lúa japonica bằng phương pháp vô hiệu gen Osann3. Công nghệ CRISPR/Cas9 được áp dụng cho những dòng lúa đột biến, giúp tăng cường kĩ năng chống chịu rét. Nghiên cứu này đã cho tất cả chúng ta biết kĩ năng chịu lạnh của gen OsANN3 và nó hoàn toàn có thể là một gen tiềm năng cho cây lúa chuyển gen tăng kĩ năng chịu lạnh []. Khả năng chống chịu thuốc diệt cỏ được phát triển bằng phương pháp vô hiệu gen PmCDA1 trong những dòng lúa đột biến với sự trợ giúp của CRISPR/Cas9 []
8. kết luận
Biến đổi khí hậu đang báo động thế giới bằng phương pháp cản trở nông nghiệp và những sản phẩm của nó. Công nghiệp hóa và khí độc gây ra sự nóng lên toàn cầu, ở đầu cuối làm xáo trộn môi trường tự nhiên thiên nhiên thế giới. Biến đổi khí hậu có tác động tàn phá đối với sự phát triển và năng suất của cây trồng. Căng thẳng phi sinh học là loại căng thẳng mệt mỏi chính mà thực vật phải chịu. Để hiểu được những phản ứng của thực vật trong những điều kiện phi sinh học rất khác nhau, nhu yếu cấp thiết nhất lúc bấy giờ là mày mò cơ sở di truyền làm cơ sở cho những cơ chế này. Một số thách thức sinh lý và phân tử cổ chai hiện hữu trong thực vật cần phải xử lý và xử lý để cây thích nghi tốt hơn trong điều kiện phi sinh học. Biến động nhiệt độ và sự thay đổi trong những đợt mưa là một chỉ số rất quan trọng về áp lực môi trường tự nhiên thiên nhiên. Các biến thể thời tiết nói chung có kết quả tích cực và tiêu cực nhưng những tác động tiêu cực sẽ kích thích tư duy hơn. Rất khó khắc phục mất cân đối trong nông nghiệp bởi biến hóa khí hậu. Làm thế nào để xử lý và xử lý vấn đề này và những kế hoạch nào tất cả chúng ta nên áp dụng vẫn còn mơ hồ. Do đó, những nhà nghiên cứu và phân tích cần tập trung vào việc tối ưu hóa sự tăng trưởng và phát triển của cây trồng trong điều kiện căng thẳng mệt mỏi phi sinh học. Để cây trồng chống lại những căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học, việc nhân giống những phương pháp văn hóa mới, thực hiện những kế hoạch trồng trọt rất khác nhau và những phương pháp tiếp cận truyền thống và phi truyền thống rất khác nhau sẽ được áp dụng để cứu nền nông nghiệp trong tương lai. Các phương pháp nhân giống sẽ giúp phát triển nhiều chủng loại cây trồng hoàn toàn có thể chống chịu với khí hậu với kĩ năng thích ứng tốt hơn với hạn hán và nắng nóng. Nghiên cứu link rộng bộ gen (GWAS), lựa chọn bộ gen (GS) với kiểu hình năng suất cao và những kế hoạch xác định kiểu gen có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định những gen rất khác nhau để cải tổ cây trồng trong điều kiện biến hóa khí hậu. Các phương pháp kỹ thuật di truyền đã được áp dụng đáng kể để phát triển cây chuyển gen với kĩ năng kháng tăng cường chống lại những phản ứng căng thẳng mệt mỏi sinh học và phi sinh học rất khác nhau. Trong tương lai, tất cả chúng ta phải tạo ra nhiều chủng loại cây trồng được sửa đổi bộ gen thân thiện với môi trường tự nhiên thiên nhiên thông qua sửa đổi bộ gen qua trung gian CRISPR/Cas9 để chống lại biến hóa khí hậu
Sự nhìn nhận
Các tác giả xin cảm ơn tất cả những thành viên của Viện Nghiên cứu Cây có dầu, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS), Vũ Hán, Trung Quốc đã tương hỗ và khuyến khích họ
Sự đóng góp của tác giả
A. R. (Ali Raza) và A. R. (Ali Razzaq) đã viết bản thảo, S. S. M. và X. Z. (Xiling Zou) helped in literature; Y. L. đã giúp tạo ra những số liệu; . X. và X. Z. (Xuekun Zhang) proofread the manuscript. Tất cả những tác giả đã đọc và chấp thuận đồng ý bản thảo
Kinh phí
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Chương trình Nghiên cứu Cơ bản Quốc gia của Trung Quốc (2017YFD0101701) và Chương trình Đổi mới Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp của CAAS và APC được tài trợ bởi Chương trình Nghiên cứu Cơ bản Quốc gia của Trung Quốc (2017YFD0101701) và Chương trình Đổi mới Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp của CAAS
Xung đột quyền lợi
những tác giả tuyên bố không còn xung đột quyền lợi
Người ra mắt
1. Arunanondchai P. , Fei C. , ngư dân A. , McCarl B. A. , Vương W. , Dương Ý. Cẩm nang Routledge về Kinh tế Nông nghiệp. Routledge; . 2022. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến nông nghiệp ra làm sao. [Google Scholar]
2. Không, tôi. , González-García S. , Bacenetti J. , Fiala M. , Moreira M. T. Tác động môi trường tự nhiên thiên nhiên của quá trình canh tác liên quan đến cây nông nghiệp để sản xuất thức ăn chăn nuôi. J. Lau dọn. sản xuất. 2022; 172 . 3721–3733. doi. 10. 1016/j. jclepro. 2022. 07. 132. [CrossRef] [Google Scholar]
3. Vaughan M. M. , Khối A. , Christensen S. A. , Allen L. H. , Schmelz E. A. Tác động của biến hóa khí hậu liên quan đến căng thẳng mệt mỏi phi sinh học đối với kĩ năng phòng vệ bằng hóa chất thực vật của ngô. Phytochem. Tái bản. 2022; 17 . 37–49. doi. 10. 1007/s11101-017-9508-2. [CrossRef] [Google Scholar]
4. FAO. UNICEF. WFP. WHO. Tình hình bảo mật thông tin an ninh lương thực và dinh dưỡng trên thế giới 2022. Xây dựng kĩ năng phục hồi vì hòa bình và bảo mật thông tin an ninh lương thực.
Đường ngang hiện hữu trên răng cửa của cục xương này là gì và nó biểu thị điều gì?
Đường ngang hiện hữu trên răng cửa của cục xương này là gì và nó biểu thị điều gì? . enamel hypoplasia, which reflects an episode of stress during tooth development.Tại sao sâu răng ngày càng tăng với việc thuần hóa thực vật ở một số trong những khu vực?
Trừu tượng. Sâu răng là một bệnh truyền nhiễm gây sâu răng. Tỷ lệ sâu răng cao ở những người dân mới gần đây được cho là vì việc tiêu thụ thường xuyên hơn nhiều chủng loại thực phẩm thực vật giàu carbohydrate hoàn toàn có thể lên men trong những xã hội sản xuất thực phẩm .Điều nào sau đây đã được xác định là hành vi của con người đã ảnh hưởng đáng kể tới môi trường tự nhiên thiên nhiên?
Con người tác động đến môi trường tự nhiên thiên nhiên tự nhiên theo nhiều cách thức. dân số quá đông, ô nhiễm, đốt nhiên liệu hóa thạch và phá rừng .Tổ chức Y tế Thế giới Dự kiến điều gì sẽ xảy ra với rủi ro tiềm ẩn tiềm ẩn tiêu cực toàn cầu?
Tổ chức Y tế Thế giới Dự kiến điều gì sẽ xảy ra đối với rủi ro tiềm ẩn tiềm ẩn toàn cầu về kết quả sức khỏe tiêu cực (e. g, bệnh tật, nhiễm trùng và tử vong) do sự nóng lên toàn cầu vào năm 2030? . The global risk of negative health outcomes will increase.Tải thêm tài liệu liên quan đến nội dung bài viết Sự ngày càng tăng dân số toàn cầu ở đầu cuối là vì nông nghiệp