园艺作物核心种质构建的研究进展

构建核心种质是植物遗传资源的研究热点和重点之一,对种质资源的鉴定、保存、利用与交流具有重要意义。本文简要介绍了植物遗传资源核心种质的概念及其构建方法,综述了园艺作物核心种质构建的研究新进展,并对今后该领域的研究趋势进行了展望。提出了种质分组及取样策略是园艺作物核心种质构建方法研究的重点;应及时构建一批大宗园艺作物以及我国原产和特产园艺作物的核心种质;高度重视基于重测序技术快速、精准、高通量地挖掘园艺作物核心种质优异基因的研究以及要加强科研管理与协作,切实提高我国园艺作物核心种质研究成果的共享性等观点,为园艺作物种质资源的深入研究与高效利用提供理论依据和技术参考。     

CRISPR/Cas技术在抗除草剂作物育种中的研究与应用进展

CRISPR/Cas系统是一种简单、低成本、高效、精准的基因编辑技术,该技术能够进行基因的定向改造,加速新品种培育进程,在种质资源创制中的应用潜力较高。概述了CRISPR/Cas系统的技术原理及其在作物抗除草剂育种中的应用,简要指出了目前CRISPR/Cas技术在抗除草剂种质创制及应用过程中存在的问题及发展方向,以期为今后利用CRISPR/Cas技术创制抗除草剂新种质提供理论依据。     

大豆细胞核雄性不育基因研究进展

雄性不育是指植物雄蕊不能正常生长和产生有活力花粉粒的现象。利用雄性不育突变体开展杂交育种工作,是快速提高作物单产的有效途径。目前,通过杂种制种已大幅度提高了水稻(Oryza sativa L.)、玉米(Zea mays L.)和小麦(Triticum aestivum L.)等作物的产量。大豆(Glycinemax(L.)Merr.)作为自花授粉作物,通过人工去雄生产杂交种子不仅困难而且经济上不可行。由于适用于杂交种生产的不育系资源短缺,目前大豆还没有实现大规模杂种优势利用。因此,快速实现大豆杂种优势利用迫切需要鉴定稳定的大豆雄性不育系统。本文总结了大豆细胞核雄性不育(genic male sterility, GMS)突变体及不育基因研究进展,同时结合拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻和玉米中已报道的细胞核雄性不育基因,从反向遗传学的角度,为大豆核雄性不育基因的鉴定提供依据。     

国外大豆种质资源的基因挖掘利用现状与展望

中国已从美国和日本等22个国家引进大豆近等基因系、特殊遗传材料、大豆育成品种等2156份。经过评价已编入中国大豆品种资源目录。本文对国外引进大豆种质资源的特点及在中国研究与利用中所取得的成绩进行了总结,提出利用引进国外种质拓宽中国大豆品种遗传基础的表型和分子证据,回顾了国外种质在建立大豆抗胞囊线虫、抗疫霉根腐病、脂氧酶缺失、胰蛋白酶抑制剂缺失和抗草甘膦EPSP酶等特性的鉴定体系、标记和定位重要性状（耐盐性、抗大豆花叶病、无脂氧酶、无胰蛋白酶抑制剂）基因、开展分子标记辅助背景选择研究方面发挥的重要作用。我国大豆育种的实践证明,国外种质的利用促进了中国大豆新品种产量的增长、品质的改进和抗性的提高。因此,今后重视国外种质资源的有目的性的引进．加强时国外种质资源的深入研究,为国外种质资源在中国大豆遗传育种学、表型组学、基因组学、蛋白组学和酶学等领域的有效利用创造条件。     

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。     

大豆种质资源遗传多样性研究进展

我国拥有丰富的大豆种质资源,大豆种质资源遗传多样性研究也取得了较大进展。总结了近年来大豆种质资源组成、保存、研究、利用等几方面的研究进展,讨论了大豆遗传多样性的重要性和发展方向,以期为大豆优良品种培育相关研究提供参考。     

360度群体遗传变异扫描——大豆泛基因组研究

大豆(Glycine max)是重要的油料和蛋白作物, 其丰富的遗传变异为生物学性状挖掘和育种改良提供了重要的资源基础。然而, 单个基因组信息无法全面揭示种质资源的遗传变异, 泛基因组研究为解决这一不足提供了新方案。近日, 中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜和梁承志研究团队从2 898份大豆种质中选取26份代表性材料, 并整合已有的3个基因组, 构建了包含野生和栽培大豆的泛基因组和图基因组(graph-based genome), 鉴定了整个群体的绝大多数结构变异数据集, 确定了大豆种质的核心、非必需和个体特异的基因集。利用这些数据系统地揭示了生育期位点E3的等位基因变异和基因融合事件、种皮颜色基因I的单体型和演化关系以及结构变异对铁离子转运基因表达和地区适应性选择的影响。该研究为作物基因组学研究提供了一个新的模式, 同时将加速推动大豆遗传变异的鉴定、性状解析和种质创新。     

360度群体遗传变异扫描——大豆泛基因组研究

大豆(Glycinemax)是重要的油料和蛋白作物,其丰富的遗传变异为生物学性状挖掘和育种改良提供了重要的资源基础。然而,单个基因组信息无法全面揭示种质资源的遗传变异,泛基因组研究为解决这一不足提供了新方案。近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜和梁承志研究团队从2 898份大豆种质中选取26份代表性材料,并整合已有的3个基因组,构建了包含野生和栽培大豆的泛基因组和图基因组(graph-basedgenome),鉴定了整个群体的绝大多数结构变异数据集,确定了大豆种质的核心、非必需和个体特异的基因集。利用这些数据系统地揭示了生育期位点E3的等位基因变异和基因融合事件、种皮颜色基因I的单体型和演化关系以及结构变异对铁离子转运基因表达和地区适应性选择的影响。该研究为作物基因组学研究提供了一个新的模式,同时将加速推动大豆遗传变异的鉴定、性状解析和种质创新。     

野生大豆种质资源的研究与利用

野生大豆是大豆种质改良中抗病、抗虫、抗不良环境的重要基因来源。近年来,野生大豆在产量、品质、抗病虫等方面的优异性状,正在得到日趋重视,在利用野生大豆资源拓宽大豆种质遗传基础的研究与利用方面,取得了重要进展。     

薏苡生药学研究进展

薏苡(Coix lacryma-Jobi L.var.ma-yuen (Roman.) Stapf)为禾本科蜀黍族薏苡属植物,其果仁薏苡仁是我国传统中药材之一,具有利水渗湿,健脾止泻,清热排脓之功效.目前对薏苡的研究主要集中在药理活性和功能食品开发方面,缺乏对其生药学的系统研究.因此长期以来对薏苡的研究存在着起源不清、品种杂乱、种质资源利用欠佳等问题.近年来随着分子生物学的蓬勃发展,多种现代生物技术已用于薏苡种质资源鉴定和遗传多样性的研究,为薏苡资源的保护和可持续发展提供了支持.本文就薏苡的起源与进化,种属分类,细胞学和分子生物学研究进展加以综述,从分子水平揭示薏苡遗传结构及与近缘植物的亲缘关系,为明确薏苡今后种质资源的开发和优异基因的利用提供理论依据.     

大豆FUL基因家族进化规律分析及基因编辑靶点鉴定

栽培大豆起源于我国黄淮海地区,我国具有悠久的大豆种植历史和丰富的大豆遗传资源.然而,近年来我国大豆进口依赖度极高,严重威胁到我国的粮食安全,因此培育高产优质的大豆品种至关重要.株高、籽粒大小等是影响大豆产量的重要农艺性状,因此,挖掘调控这些农艺性状的基因,并解析其分子机制具有重要意义.FRUITFULL(FUL)基因属...     

金藜麦耐盐性分析及营养评价

对我国沿海地区新收集种质资源金藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)进行了耐盐性及营养品质评价。结果表明:金藜麦在对盐胁迫相对敏感的芽期和苗期表现出相对较高的耐盐性;子粒蛋白质含量为14.2%,蛋白营养价值优于牛奶以及小麦、水稻、玉米、大豆等作物;子粒中富含维生素B、E等以及钙、锰、铁、铜、锌等矿质元素,特别是钙含量高达190.16 mg/100g,是小米钙含量的35倍;且金藜麦子粒含有丰富的必需脂肪酸,如亚油酸(3.58 g/100g)和亚麻酸(0.44 g/100g),天然抗氧化剂维生素E含量为7.66 mg/100g。这些研究结果表明,新收集的金藜麦种质资源具有较高的营养价值和耐盐性,将为我国藜麦研究和种植提供重要的种质资源。     

“东北大豆种质拓宽与改良”将立项研究

通过近三年大豆界专家讨论与最近专家组论证,自然科学基金重大项目“东北大豆种质拓宽与改良”将在东北农学院王金陵教授主持下立项研究。大豆原产我国,种质资源极为丰富,到目前止已收藏地方品种1.5万多份,野生资源5千多份。大豆因含有丰富的蛋白与脂肪,是改善我国人民食物结构的重要作物,并在外贸出口中占有重要地位,(?)往在产量与出口数量上一直为世界各国之首。近卅年来全世界大豆产量年平均递增5.3％,而我国还不到0.2％。目前我国大豆产量已退居美国、巴西之后,还不及美国一半。为了满足国内人民生活需要与增加出口,必须加强大豆资源基础与应用基础研究,     

芝麻种质资源及相关分子生物学研究进展

芝麻是重要的优质传统油料作物,素有"油料皇后"的美称。我国拥有丰富的芝麻种质资源,深入研究、评价和有效利用芝麻种质资源是保护其遗传多样性、拓宽遗传基础进而提高芝麻产量和品质的关键。本文对芝麻种质资源的收集保存、鉴定评价、利用现状、品种选育概况及相关分子生物学研究进展进行综述,期望能对芝麻遗传及应用研究提供一些参考。     

植物病毒互作研究及基因编辑技术在抗病育种中的应用进展

病毒病害是危害农作物生长的重要病害,最经济有效的防治策略是选育对病毒有抗性的品种。随着病毒与植物互作研究的深入,我们对于病毒在其生活周期中与其所依赖的植物基因的互作有了深入的认识。病毒进入植物细胞后,其病毒颗粒的解聚、基因的表达、基因组的复制、其核酸蛋白复合体通过包间连丝和韧皮部的移动等过程都依赖病毒基因与植物特定基因的相互作用。这些植物基因的隐性突变可以导致植物对病毒的抗性。这类变异存在于作物的自然变异群体中,可以直接应用于抗病育种。CRISPR/Cas介导的基因编辑技术是一种可以在动植物体内对DNA序列进行定点突变的新技术,在过去几年里得到了突飞猛进的发展。利用该技术对病毒所依赖的植物基因进行定点突变或编辑,从而打破病毒与植物基因的互作关系,为创造抗病毒的作物提供了一条行之有效的途径。植物病毒互作研究和基因编辑技术的结合可以克服自然变异群体中,病毒依赖基因隐性突变频率小的问题,加速相关种质资源的创新步伐。因此它们正成为两支有力的翅膀,推动抗病育种的腾飞。拟通过对基因编辑研究领域近两年的研究进展以及植物与病毒互作研究领域的研究成果进行归纳总结,为基因编辑技术在抗病毒植物种质创新提供参考。     

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。     

植物遗传资源的评价、保持和利用

阐明了植物遗传资源的重要作用,认为植物遗传资源是人类赖以生存和发展的物质基础,是植物育种丰富的基因资源的重要保证;分析了植物遗传资源评价的重要性,指出对植物遗传资源的正确评价是科学利用的前提;介绍了植物遗传资源的原生境保持和非原生境保持2种重要方法;重点论述了作物的高产基因、抗性基因及抗旱基因与肥高效基因等植物遗传资源的挖掘与利用,为引起人们对植物遗传资源保持重要性的高度认识提供理论参考。     

云南省夏大豆种质资源表型鉴定和综合评价模型构建

为全面准确评价夏大豆种质资源,构建大豆种质资源综合评价体系,满足育种家快速、定向选择育种亲本的需求。本研究采用路径分析、探索性因子分析、隶属函数、聚类分析、回归分析等多元分析方法相结合,对451份云南省夏大豆种质资源的11个重要表型性状进行研究。结果表明:451份大豆种质资源表型性状变异丰富,类型多样。性状间存在错综复杂的相关性,且性状间的相互影响清晰地分为两条路径,一条最终影响大豆品质,另一条最终影响单株粒重。通过探索性因子分析,将11个表型性状转化为产量构成因子、品质因子、株高因子、粒重因子、单荚粒数因子等5个公共因子。通过隶属函数计算综合评价值(D值),并对D值进行聚类分析,将451个种质划分成3个类群,每个类群具有不同的优势性状。运用逐步回归的方法建立大豆种质综合评价数学模型:D=0.0102X_3+0.0055X_4-0.0021X_5+0.0014X_7+0.007X_9+0.179X_(11)(R~2=0.9908,F=8006,P0.0001)。该模型可用于大豆种质资源综合评价,为定向选择有重要价值的亲本提供依据。     

TILLING在水稻育种中的应用前景

TILLING(Targeting Induced Local Lesions in Genomes)是功能基因组研究中应用的一种反向遗传学技术。它能高通量低成本地在EMS诱变群体中鉴定出发生在特定基因上的点突变。在其基础上发展出的EcoTILLING技术则可发现种质资源中的SNP位点及小插入或缺失多态性位点。水稻是非常重要的粮食作物, 也是已经完成了全基因组序列测定,有丰富的生物信息学资源可以利用的基因组研究模式植物。水稻的分子标记辅助育种将在育种中扮演越来越重要的角色。在这样的背景下,本文从基于特定基因的种质资源鉴定、EMS诱变育种、及水稻功能标记开发等方面论述了其在水稻育种中的应用前景。     

高粱抗旱性鉴定方法及相关QTL定位研究进展

高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]是世界上重要的粮食、饲料、纤维和能源作物之一,因其根系发达、叶片蜡质层厚密、渗透调节能力强、光合效率高等特点,在干旱条件下具有很强的适应性。因此,高粱在气候变化、水资源短缺和满足世界粮食需求等方面发挥着重要的作用。干旱是制约世界农业生产的主要逆境因素之一,如何解决高粱在干旱条件下的产量问题仍然是育种工作者面临的巨大挑战。为了给高粱抗旱育种提供参考,本文综述了高粱抗旱性的鉴定方法、鉴定指标和优异抗旱种质资源,以及高粱花前抗旱和花后抗旱相关性状QTL定位的研究进展,并对高粱抗旱性研究的发展趋势提出了展望。认为应建立规模化高粱种质资源抗旱鉴定体系、选择合适的全生育期自然鉴定地点,筛选抗旱种质资源;利用高通量测序技术,高效挖掘高粱抗旱性基因;建立高粱遗传转化体系、运用基因编辑等生物技术,加快高粱抗旱育种进程。