油菜双单倍体诱导育种技术研究进展

油菜是食用油、优质饲料蛋白的重要来源,杂种优势利用是油菜培育优势性状最重要的手段,且提高亲本的选育效率对优质品种的培育具有积极的推动作用。现有油菜育种技术存在效率低、周期长、盲目性大、应用范围有限等诸多问题,不适于油菜产业快速发展的需求。双单倍体诱导育种技术是近年来新兴的一种快速选育油菜新品种的技术方法。该技术以操作简便、应用范围广、效率高等优势被广泛应用于油菜新品种的选育过程中。从油菜双单倍体诱导技术创新研究的发现、作用表现、诱导机制、作用价值等方面系统地综述了油菜双单倍体诱导技术的研究进展,展望了油菜双单倍体诱导技术的应用前景,以期为未来油菜双单倍体诱导技术以及其他作物诱导系的研究和利用提供参考。     

CRISPR/Cas植物基因组编辑技术及其在玉米中的应用*

CRISPR/Cas 系统具有操作简单、效率高等优势,为植物功能基因研究和作物遗传改良提供了重要支撑。介绍了CRISPR/Cas植物基因组编辑技术的研究进展,并对CRISPR/Cas系统及其衍生技术进行了详细比较;结合案例综述了CRISPR/Cas9基因编辑技术在玉米产量、品质、抗逆性改良,以及雄性不育系创制和单倍体诱导等方面的应用;同时针对CRISPR/Cas系统未来需要迫切解决的一些问题进行了分析和展望。     

通过矿盐浓度的调整筛选小麦花药培养基

近年来,利用作物花药离体培养法诱导花粉植株,为进行单倍体育种提供了一种新的技术方法,并在某些作物的育种方面取得了一定成绩。就小麦的花粉单倍体培养来说,提高花粉愈伤组织诱导频率和分化频率是关系到这一方法能否应用于育种实践的关键,而培养基筛选的研究,又是提高花粉愈伤组织诱导频率和花粉植株分化频率的重要因素之一。朱至清等通过氮源调整试     

CRISPR-Cas系统在植物基因组编辑中的研究进展

基因组定点编辑技术是研究基因功能和生物体改造的重要工具。CRISPR-Cas(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated proteins)系统是近年来发展的一种新型基因组编辑技术,该技术通过一段向导RNA和配套的核酸酶就可对特定的基因组序列进行定点编辑,具有简单高效、应用广泛的特点,受到了生物学家的广泛关注。本文着重介绍CRISPR-Cas系统在植物中的研究进展,包括CRISPR-Cas9系统在植物中的应用与完善、扩大基因组编辑范围的研究、Cas9切口酶和失活酶的拓展、特异性单碱基突变编辑系统的研究、无外源DNA污染的植物基因编辑技术的发展以及基因组编辑技术在作物育种上的应用等方面。同时也提出了还需解决的问题,并展望了基因组编辑系统在作物育种中的应用前景,为开展这一领域的研究工作提供参考。     

植物单倍体技术及其应用的研究进展

该文较全面地综述了获得植物单倍体的相关途径及其在基础科学研究和植物育种方面的重要应用,着重介绍了一种基于着丝粒改造的染色体消除法诱导单倍体的策略及植物单倍体在基因组学研究中潜在的应用价值,旨在促进植物单倍体技术的完善并开拓其应用领域。     

基因编辑新技术最新进展

借助基因编辑技术精准编辑植物基因组,得到性状优良、产量高的农作物种质是目前作物分子育种研究的主要趋势。目前主要的CRISPR/Cas9系统是由产脓链球菌的获得性免疫防御系统改编而来,该系统以其编辑高效、操作方便、成本低廉等明显优势在基因编辑技术中脱颖而出,广受青睐。利用CRISPR/Cas技术编辑作物基因组,能精确引入和改良目标性状,为作物遗传育种提供新途径。当前, CRISPR/Cas9技术在拟南芥、水稻、土豆、玉米等植物中得到普遍应用。该文简要阐述了锌指核酸酶、转录因子激活样效应物核酸酶以及CRISPR/Cas9系统的结构、作用机制及差异,重点综述CRISPR/Cas9系统目前在植物中的应用、其改良的CRISPR/Cpf1技术以及该系统相比于其他核酸酶的优势与局限性。     

CRISPR⁃Cas9技术在植物次生代谢物生产中的研究进展

基因编辑（gene editing）技术可以对目的基因进行定点插入、敲除和置换。基于CRISPR-Cas9的基因编辑技术是继锌指核酸酶和转录激活样效应物核酸酶之后的第3代基因编辑技术。近年来,CRISPR-Cas9系统作为研究的热点被广泛应用于医学、药学、植物学、动物学和微生物学等领域,但其在植物次生代谢物领域的应用还处于探索时期。阐述了基于CRISPR-Cas9基因编辑技术的发展历程、工作原理和几种常用的基因编辑方法及其应用实例,总结了CRISPR-Cas9技术在对植物次生代谢产物研究方面的应用。利用CRISPR-Cas9系统可对植物基因组进行定点敲除、突变和插入,以达到提高植物次生代谢物含量、改良作物品质和提高植物抗性等目的。该技术已在植物次生代谢物生物合成关键酶基因的编辑等方面显示出越来越重要的作用。     

离体染色体加倍的新技术

利用花药衍生的单倍体植株进行植物育种取决于这些植株染色体数目加倍而获得双单倍体植株的能力,染色体加倍可自然发生,也可通过抗有丝分裂试剂如秋水仙碱处理完整单倍体植株或单倍体组织培养物来诱导发生。秋水仙碱用于进行多种作物染色体加倍已达50余年。然而,秋水仙碱可以促使植物诱变,同时也对人类具有剧毒,因此,应用秋水仙碱进行研究难度较大。荷兰 Wageningen 植物育种与繁殖研究中心的 J.M.Van.Tuyl 和同事研究发现,除草剂 Oryzal-in 可用作低浓度秋水仙碱的替代品。他们用0.0001～0.01% Oryzalin 离体处理 Nerine 和 Lilium 的不育     

CRISPR/Cas基因编辑技术及其在作物育种中的应用

CRISPR/Cas基因编辑技术在植物基因功能研究和作物遗传改良方面具有重要应用价值,其主要依赖gRNA引导核酸内切酶在目标基因组位置产生双链断裂（DSBs）,DSBs在通过非同源末端连接（NHEJ）或同源重组（HDR）方式进行修复时,会引起靶标位置核苷酸序列的缺失、插入或者替换,从而实现基因编辑。介绍了CRISPR/Cas基因编辑技术的作用机理及发展趋势,并对CRISPR/Cas技术在主要粮食及经济作物育种中的应用进展进行了总结,以期为农作物育种提供有益的参考。     

被子植物未受精胚珠与子房离体培养的研究进展

介绍被子植物未受精胚珠与子房离体培养诱导单倍体植株的研究进展。迄今已有9个科21种植物用这一方法诱导出单倍体植株,植物的基因型、外植体的发育程度、接种前的预处理、培养基和培养条件等均能影响诱导率的高低。胚胎学观察揭示大孢子与胚囊内的卵细胞、助细胞和反足细胞均有可能在培养中启动分裂,通过胚状体或愈伤组织形成单倍体植株。本项技术在植物单倍体育种中可发挥重要作用。     

CRISPR/Cas9技术在非模式植物中的应用进展

基因组编辑技术的出现对植物遗传育种及作物性状的改良产生了深远意义。CRISPR/Cas(clustered regularly interspaced short palindromic repeat)是由成簇规律间隔短回文重复序列及其关联蛋白组成的免疫系统,其作用是原核生物(40%细菌和90%古细菌)用来抵抗外源遗传物质(噬菌体和病毒)的入侵。该技术实现了对基因组中多个靶基因同时进行编辑,与前两代基因编辑技术:锌指核酶(ZFNs)和转录激活因子样效应物核酶(TALENs)相比更加简单、廉价、高效。目前CRISPR/Cas9基因编辑技术已在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、烟草(Nicotiana benthamiana)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)、番茄(tomato)等模式植物和多数大作物中实现了定点基因组编辑,其应用范围不断地向各类植物扩展。但与模式植物和一些大作物相比,CRISPR/Cas9基因编辑技术在非模式植物,尤其在一些小作物的应用中存在如载体构建、靶点设计、脱靶检测、同源重组等问题有待进一步完善。该文对CRISPR/Cas9技术在非模式植物与小作物研究的最新研究进展进行了总结,讨论了该技术目前在非模式植物、小作物应用的局限性,在此基础上提出了相关改进策略,并对CRISPR/Cas9系统在非模式植物中的研究前景进行了展望。     

植物耐冷性基因工程

温度决定物种的分布,同时还影响作物的产量和品质。植物耐冷的机制涉及到许多方面,包括膜脂组成的变化、可混溶溶质的积累、抗氧化酶活性的提高、低温相关基因的诱导表达等。由于植物的耐冷性状由多基因控制,采用传统的育种方法往往难以取得理想的结果,而植物基因工程技术的发展及应用则提供了另外可能的途径,可以通过转移耐冷性状形成的关键基因从而对植物进行改良。本文从膜脂组成、可混溶溶质、抗冻蛋白、抗氧化酶和诱导植物低温相关基因的转录因子等方面对植物耐冷性的基因工程研究进行了综述,以期为植物育种者和从事冷胁迫机制研究的工作者提供参考。     

基于双碱基编辑系统的植物基因靶向随机突变技术

遗传性变异是表型多样性的基础, 靶向饱和突变作物基因可以促进产生具有优异农艺性状的突变体。相较于传统诱变育种和异源物种中的定向进化方法, 基于双碱基编辑系统的植物基因靶向随机突变技术可对植物内源基因产生高效突变, 从而实现原位定向进化, 加快植物育种及功能基因研究进程。该文介绍了使用饱和靶向内源基因突变编辑器(STEME)对植物功能基因进行靶向随机突变的具体操作方法, 从靶点设计和突变体检测方面进行了详细描述。     

植物细胞培养与细胞杂交研究的进展

自从文化大革命以来,国内许多单位利用花药培养这一技术进行水稻、小麦等作物单倍体植株的诱导已取得了可喜的成绩’。目前应用细胞培养技术做育种方面的工作,在国内已很广泛。我们借此机会,对于细胞培养这一研究领域的几个主要方面,作一简要的回顾,以期与全国从事这方面工作的同志们共同讨论研究,对促进工     

基因编辑技术研究进展及其在苜蓿等豆科饲草作物中的应用

基因编辑是对生物基因组进行靶向修饰的一项新型生物技术,可以在不同物种中实现对目标基因的定点敲除、基因片段置换以及基因定点插入等基因定向编辑,目前基因编辑技术已在植物基因功能解析和作物遗传改良研究中得到广泛应用。本文简要回顾基因编辑技术的发展历程,重点介绍新近发展的CRISPR/Cas9技术在植物中的研究进展,并对CRISPR/Cas基因编辑技术在苜蓿等饲草作物中的应用进行探讨和展望。     

转基因植物中外源基因的遗传学行为

１９８４年,首次利用农杆菌Ｔｉ质粒将外源基因导人烟草获得成功［１」,随后,转基因禾本科作物在水稻上也获得了成功［２,３］。随着各种遗传转化技术的创立与改进,近十几年来,在许多作物上都获得了转基因植株。植物遗传转化技术在基础研究和应用研究中的价值得到了很大体现。尤其是在应用研究上,植物遗传转化技术与常规的育种技术相比,它以超越种间隔离的特点吸引了广大的分子育种家投入到这方面的研究。迄今为止,许多有应用前景的基因已导入到双子叶植物和单子叶植物,并有少量转基因植物已释放到大田应用［４,５］。我们实验室…     

植物数量性状基因的定位与克隆

作物的许多重要农艺性状属于数量性状,鉴定和发掘控制数量性状的基因及其优异的等位变异,并使之快速应用于育种实践是新时期作物科学家和育种学家所面临的重大课题。本文从QTL作图、QTL的精细定位与图位克隆、QTL近等基因系和染色体片断代换系的建立以及基于LD的关联分析等方面对植物数量性状的研究进展进行了讨论,提出了以植物基因组学技术为平台,将QTL作图与关联分析方法相结合,是进行数量性状遗传机理研究同时服务于作物育种实践的有效途径。     

植物数量性状基因的定位与克隆

作物的许多重要农艺性状属于数量性状, 鉴定和发掘控制数量性状的基因及其优异的等位变异, 并使之快速应用于育种实践是新时期作物科学家和育种学家所面临的重大课题。本文从QTL作图、QTL的精细定位与图位克隆、QTL近等基因系和染色体片断代换系的建立以及基于LD的关联分析等方面对植物数量性状的研究进展进行了讨论, 提出了以植物基因组学技术为平台, 将QTL作图与关联分析方法相结合, 是进行数量性状遗传机理研究同时服务于作物育种实践的有效途径。     

化繁为简——植物多基因编辑体系的优化

多基因编辑技术对于基因家族和通路的研究以及作物改良具有十分重要的意义。利用CRISPR-Cas系统在植物中进行多基因编辑需要同时表达Cas基因和多个sgRNA,组成一个多转录元件系统。为了简化多基因编辑体系,人们利用RNA自剪切工具和植物内源的RNA加工机制把多转录元件改造成双转录元件和单转录元件。该文介绍了植物多基因编辑体系由繁至简不断优化过程中的经典案例,同时对存在的问题及发展的方向进行讨论。