• 农业和我们所在的环境具有不可否认的重要性,它们之间存在着相互作用。生态系统不仅提供清洁的空气和水等重要的生命资源,还为农作物的种植或农畜的养殖提供了健康的土地 — 全球大约一半的“可用”土地现在是田园牧场或集约式农业。除了了解和维护各种各样的全球生态系统之外,开展有助于更好地了解和管理农业实践的研究对于我们不断增长的人口的可持续未来至关重要。Bioline 提供了一系列的分子工具来协助在农业或环境系统内开展研究,无论是通过 PCR、实时 PCR 还是测序。Bioline 还提供专门针对植物样品编写的样品到结果(sample-to-answer)工作流程,这些流程可精简和简化您的实验室步骤,并从这些通常棘手的样品类型中最大限度地提高结果质量。

    农业科学

    农业是一个广义的概念,涵盖作物、家畜、饲料和其他支持人类的产品的生产、加工和销售。除了传统种植业外,其他许多行业都属于奶业、畜牧业、渔业和林业等农业领域。

    农业往往与文明的定义联系在一起,有证据显示,在许多文化中,植物育种和动物驯化可以追溯到数万年前。

    从很早以前,农民就意识到可以通过育种策略来改善目标性状 — 提高产量、抗病性和其他特性。孟德尔通过对植物育种的研究,确定了基因型与表型之间的关系,并描述了基本遗传定律,该定律通常被认为是遗传科学的基础。虽然传统育种技术经证明有效,但结果通常需要多代才能显现,有时在现有种群内难以确定目标性状。随着对所选物种的基因序列和组成的深入了解,更有针对性的方法将关注全基因组学 - 将复杂的表型性状与遗传结构和潜在的分子机制联系起来,从而更好地指导杂交育种和回交育种工作。

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    基因组辅助育种

    基因组辅助育种计划通过构建综合遗传图谱和建立标记 - 性状关联,极大地提高了选择效率,从而能够指导分子育种计划获得更精确的结果。

    单核苷酸多态性(SNP)、简单重复序列(SSR)或微卫星等分子标记被用于确定分离群体的基因型。随着下一代测序(NGS)技术的不断进步和应用,对育种材料内遗传多样性的了解正在快速深入,这有助于增进对所谓孤生作物的认识,并整合分子育种计划的各个核心组成部分。Bioline 提供完整系列的样品制备、克隆、测序和 PCR 试剂,以支持农业科学各个领域的分子育种研究和应用。

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    育种与转基因生物

    最新的育种和农作物改良方法使用重组 DNA 技术对植物和动物进行基因改造。表达目标性状(例如抗虫性或除草剂耐性)的个别基因被选择并转移到目标生物中。

    与传统育种不同,基因改造(GM)可以发生在完全不相关的物种之间,从而允许利用更广泛的性状。通过利用抗旱和抗冻、高铁或维生素含量,或生长期和成熟期短等性状,转基因育种有望满足不断增长的人口和不断变化的气候带来的未来需求。

    为了使转基因育种获得成功,有必要全面了解导入基因在世代中的稳定性,以及基因组内和引入作物或生物的环境内潜在的基因间、基因内或其他相互作用。美洲、欧洲和亚洲的国家已经将转基因技术用于许多核心作物。美国已经批准使用 70 多种不同的转基因品种,美国 90% 以上的棉花和 80% 的玉米都是用转基因种子种植的。美国还批准了首例转基因鱼 — 转基因鲑鱼仅需要非转基因鲑鱼一半的生长时间,就能长到可售卖的大小。围绕转基因技术的争论主要集中在转基因生物对周围生态系统更广泛的潜在影响。出于对以下因素的考虑:基因改造特性未来未知的稳定性、生物体在农业限制之外转移基因和自然繁殖的能力、与原生植物和动物的竞争,以及其他意想不到的和人类认识不足的结果,一些政府和组织对这项技术表现出谨慎的态度。

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    环境研究

    我们的全球环境及其内部的个体生态系统是多个物种和生态过程的复杂相互作用,我们对这一切的认识充其量也是有限的。我们的存在依赖于健康的全球和地方生物和生态系统的延续,现今的许多研究都着眼于如何定义一个“健康的”系统,以及如何监控、测量和管理这些系统,以最大限度地实现可持续的相互作用。

    除了获得健康环境的固有益处,如功能性水循环、土壤形成和气候调节,我们还从食品、原材料和燃料等环境服务中获得益处。然而,我们的农业和采伐实践降低了生态系统继续提供这些服务的能力,因此有效且可持续的管理实践和政策是我们持续生存和可持续未来的关键。

    虽然生态系统的任何可测量参数都将提供有价值的信息,但不可能评估复杂的自然系统的每个方面,因此研究人员希望定义“指标”— 生物学相关的测量或替代生物体,以表示或量化环境的关键测量参数并帮助深入了解环境的潜在压力和恢复力。虽然为了评估生态系统健康,通常对一小部分关键指示生物进行了深入研究,但众所周知,生态系统内的整体生物多样性为长期稳定性、生产力和最大功能性提供了最佳机会。当前这个时代被定义为“人类世”,即人类是物种灭绝的持续推动力的时代 — 人类正在以前所未有的 1000 倍速度灭绝生物。此类事件的真正影响尚待观察,人类与全球环境之间的可持续关系尚不稳定。为了更好地确定我们当前和未来的生态状况,使用一系列方法(包括现存多样性的分子特征)的相关研究工作在持续开展,而 Bioline 提供的广泛分子工具可以为这个迅速发展的研究领域提供很好的支持。

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    评估生物多样性的方法

    生物多样性可以在许多不同的层面上定义:宏观层面的生态系统多样性;植物、动物或微生物的物种层面多样性;甚至个体群体内的遗传多样性。

    尽管物种多样性是定义或衡量给定生态系统中生物多样性的最常用方法,但实际上,在适当的样本量、空间尺度和识别方法方面以及多样性的定义(无论是丰富度、均匀度、差异度还是物种多度)方面,物种多样性都是难以衡量的变量。虽然许多研究都依靠传统的分类学鉴定方法,但基于分子的方法正作为快速且相对客观的生物多样性评估途径而获得青睐。来自土壤、水或无脊椎动物样品的总 DNA 可以使用基于限制性酶切的 PCR 技术(PCR-RFLP)、克隆和焦磷酸测序技术或深度测序技术进行分离和分析,以建立基于 DNA 的指标,然后可以将其与现存的多样性相关联。无论选择何种方法,Bioline 都提供了一套分子工具来支持在各种环境样品中快速表征生物多样性。

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    人口增长与气候变化 — 管理未来

    农业和环境科学家的主要关注问题之一在于日益增长的全球人口的管理和支持,以及由此对环境、环境资源的可用性和健康状态造成的影响。

    人口在过去一个世纪内翻了四番,并在继续增长,预计未来 50 年全球粮食需求将翻一番。除了增加粮食产量带来的基本挑战之外,对于确保可持续未来至关重要的是对陆地和水域生态系统的影响。长久以来,人类要求的不仅仅是地球生物圈的再生能力,我们现在正在目睹这种生态超载的结果 — 碳引起的气候变化、大规模的森林砍伐、渔业枯竭、水土流失和土壤盐碱化等等。

    环境研究工作的最终目标是将生态学研究与社会经济政策结合起来,以促进在全球和地方政策上进行急需的改变。与此同时,农业科学家正忙于确定如何培育更适合气温升高的农作物和牲畜 — 为关键作物和粮食引入耐旱、耐盐性和其他相关特性。

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