综述:提升珍珠粟(Pennisetum glaucum R. Br.)性能的挑战、创新与未来方向

【字体: 时间:2025年06月20日 来源:Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology 1.6

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  (编辑推荐)本综述系统探讨了珍珠粟(Pennisetum glaucum)在气候变化和土壤退化背景下的遗传改良策略,重点介绍了分子育种(MB)、基因组选择(GS)、基因编辑(CRISPR)等前沿技术对提升抗逆性(abiotic/biotic stress tolerance)和营养品质的作用,为干旱地区粮食安全提供科学路径。

  

Abstract
珍珠粟(Pennisetum glaucum R. Br.)作为亚洲和非洲干旱半干旱地区的主粮作物,其生产正面临气候变化、土壤退化及病虫害加剧的多重威胁。遗传增强技术成为突破产量瓶颈的关键——通过分子标记辅助育种(MAS)精准定位耐旱基因PgDREB2A,结合基因组选择(GS)缩短育种周期,使新品种在盐碱地中的产量提升23%。

现代育种技术革新
• 基因组工具:全基因组关联分析(GWAS)鉴定出与穗粒数相关的PgGN1基因簇
• 基因编辑:CRISPR-Cas9靶向编辑PgALS基因,赋予除草剂抗性
• 系统生物学:多组学整合揭示耐热代谢通路HSP70-ROS平衡机制

关键性状突破

  • 非生物胁迫:转入C4-PEPC基因提高水分利用效率(WUE)达17%
  • 生物抗性:抗霉病基因PgPMR1通过RNA干扰技术实现稳定表达
  • 营养强化:高铁锌品种"Dhanshakti"维生素A前体含量达15μg/g

未来挑战
尽管表观遗传调控(DNA甲基化)和合成生物学(SynBio)带来新机遇,但种质资源保护、技术转化率(当前<35%)及小农户培训仍是推广瓶颈。国际农业研究磋商组织(CGIAR)建议建立跨国基因库联盟,以应对未来气候情景下的产量波动。

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