从头驯化：作物品种设计与培育的新方向

全球气候变化对农业生产带来了巨大挑战。在农业投入减少的前提下如何保障粮食生产持续稳步增长,满足人们吃饱、吃好的需求是亟需考虑的问题。培育高产、稳产、绿色、营养的新型作物品种仍然是解决该挑战的有效措施之一。作物新品种的培育高度依赖育种材料遗传多样性的拓宽和育种技术的创新。从头驯化是一种作物品种创新的全新育种策略,以具有某些优异性状的未驯化、半驯化植物作为底盘物种,通过农艺性状重新设计和驯化基因导入实现野生植物快速驯化,从而满足人类多样化需求。本文回顾了作物驯化、遗传改良历程,阐明了丰富作物多样性的必要性,强调野生植物丰富的遗传多样性对于拓展作物重新设计空间的重要价值,提出育种策略革新是加速作物育种的关键,探讨了通过从头驯化快速培育新型作物品种的可行性和发展前景。     

从作物驯化谈转基因

正1994年,美国Calgene公司研制的延熟保鲜转基因番茄在美国批准上市,成为世界上第一个批准商业化生产的转基因作物。之后,改良营养成分的转基因油菜、抗虫转Bt基因玉米、耐除草剂草甘膦转基因大豆等多种性状的转基因作物相继研发成功,并被批准大面积商业化种植。根据国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)发布的最新统计资料显示,截至2018年年底,     

从0到1:异源四倍体野生稻从头驯化创造全新作物

2021年2月3日,Cell杂志在线发表了李家洋院士团队关于四倍体野生稻从头驯化的重大突破性进展.该团队绘制了四倍体野生稻从头驯化路线图,与合作者经过多年攻关,突破了一系列限制多倍体野生稻驯化的理论难题和技术瓶颈,综合运用多维组学和基因编辑技术实现了野生四倍体水稻的从头驯化,创造了世界首例重新设计与快速驯化的四倍体水稻...     

短距槽舌兰的驯化栽培与快速繁殖

为促进短距槽舌兰的资源驯化栽培, 本文对其生物学特性、生长发育规律和组织培养快速繁殖技术进行了研究。对开花植株进行人工授粉, 取种子进行观察发现, 授粉后140 d 种子才达到成熟状态; 将其接种在无植物生长调节剂的RE培养基上, 萌发率可达90%以上。将萌发的种子转接在RE＋0.2 mg·L-1 NAA＋0.2 mg·L-1 6-BA＋5 g·L-1椰粉＋2 g·L-1水解酪蛋白的培养基上可诱导原球茎大量增殖。最适壮苗生根培养基为RE＋0.6 mg·L-1 NAA＋0.2 mg·L-1 6-BA＋80 g·L-1香蕉泥, 生根率100%。试管苗移栽到直径0.3-1.7 cm的小号细树皮盆栽中, 成活率在95%以上, 试管苗栽培6个月后可分化花芽, 这为短距槽舌兰的产业化生产奠定了基础。     

作物驯化的遗传学研究及其在大豆育种中的应用

驯化遗传学是进化生物学研究的一个重要分支,对作物驯化历程进行深入探索,可以更好地认识人类早期农耕文明的产生和发展,了解物种的形成乃至生命的起源和进化,对指导人们利用野生资源来改良现有的栽培作物和培育新的有价值的品种也具有重要的意义。本文综述了作物驯化的遗传学研究内容和进展,以及重要作物大豆驯化起源的研究概况,探讨了目前作物驯化研究对大豆驯化遗传学及野生大豆资源综合利用的指导意义。     

作物驯化的遗传学研究及其在大豆育种中的应用

驯化遗传学是进化生物学研究的一个重要分支, 对作物驯化历程进行深入探索, 可以更好地认识人类早期农耕文明的产生和发展, 了解物种的形成乃至生命的起源和进化, 对指导人们利用野生资源来改良现有的栽培作物和培育新的有价值的品种也具有重要的意义。本文综述了作物驯化的遗传学研究内容和进展, 以及重要作物大豆驯化起源的研究概况, 探讨了目前作物驯化研究对大豆驯化遗传学及野生大豆资源综合利用的指导意义。     

西花蓟马的快速冷驯化及其生态学代价

西花蓟马是我国蔬菜、果树和观赏植物上的一种重要入侵害虫.该害虫通过取食寄主汁液和传播多种植物病毒造成危害,而后者危害造成的经济损失更大.温度是影响西花蓟马生长发育和繁殖的一个重要非生物因子,而该虫对温度的耐受性决定了它的越冬存活率和地理分布.为探明低温对西花蓟马的不利影响,研究了西花蓟马若虫和成虫的快速冷驯化对其存活、发育和繁殖的影响.结果表明,随着温度降低,西花蓟马若虫和成虫存活率逐渐下降,但若虫对低温更为敏感.当成虫和若虫暴露于-13℃和-13.5℃下2h后,其存活率分别为25％和27％.根据识别温度定义,这两个温度分别被定义为若虫和成虫的识别温度.将西花蓟马成、若虫在0℃或5℃驯化2h后,再置于各自识别温度下,其存活率都得到了明显提高,但雌雄成虫间的存活率并无差异;然而,在0℃下驯化2h后,若虫和雌雄成虫的存活率得到了最大幅度的地提高,分别达46％、54％、49％.西花蓟马若虫经不同低温处理后,其发育历期、羽化后的成虫寿命、产卵时间与对照相比无显著差异,但产卵量显著降低;成虫经过低温处理后,其寿命,产卵量和产卵时间明显降低.研究结果支持昆虫快速冷驯化与其适合度之间存在平衡的假说;同时,也可为该虫的分布和治理研究提供相应的基础信息.     

四倍体野生稻快速驯化: 启动人类新农业文明

通过人工选择优良遗传变异,将野生植物驯化为栽培作物,以满足人类对食物的需求,是人类发展历史中的重要事件,推动了人类文明的持续发展。随着世界人口持续增加,耕地面积不断减少,灾害性天气频发,全球粮食安全问题日趋严峻。基于作物驯化的分子机理及重要农艺性状的遗传基础,结合高通量基因组测序和高效基因组编辑技术,从头驯化野生植物,...     

蛋白核小球藻光驯化的快速光曲线变化

通过测量快速光曲线研究了强光和弱光驯化对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)光合作用的影响。弱光驯化后的初始斜率α高于强光驯化后,而半饱和光强I_k明显低于强光驯化后,表明弱光驯化提高了蛋白核小球藻的捕光能力。强光驯化后最大光合速率P_m高于弱光驯化后,而光抑制参数β小于弱光驯化后,表明强光驯化提高了蛋白核小球藻的光合能力和对强光的耐受性。     

水稻驯化与长江文明

水稻(即亚洲栽培稻Oryza sativa)是世界上最重要的粮食作物之一, 全球有超过半数以上人口以稻米为食。关于水稻是何时、何地、在什么环境下开始驯化等问题一直是学术界关注的热点。得益于分析技术的进步, 近年来考古学和遗传学研究在水稻驯化起源问题上取得了重要进展。本文简要综述了有关长江流域的水稻驯化起源的遗传学和考古学的研究进展, 并讨论了水稻驯化与稻作文化及长江文明的关系。遗传学研究结果认为水稻(粳稻)最早起源于中国长江流域及以南地区(珠江流域), 考古学证据则表明水稻最先于10,000-8,000 BP在中国长江流域被驯化, 水稻驯化和稻作农业的发展催生了长江文明。这些进展促进了我们对水稻驯化、稻作文化和长江文明的认识, 对长江流域重要植物资源的保护也有启示意义。     

旱地作物生态工程的设计

旱地作物生态工程是运用生态学和系统科学的原理和方法而设计和组建的旱地作物生产工艺体系。它把作物及其环境作为一个系统,统筹兼顾,相互协调,全面安排,综合利用。其最终目标是建立高效的,相对平衡的旱地作物生态系统。工程的最大特点在于它的整体性和综合性。它是作物先进生产技术的科学组装     

蠋蝽抗寒性对快速冷驯化的响应及其生理机制

快速冷驯化可以提高某些昆虫的耐寒性.为了探讨不同冷驯化诱导温度对蝎蝽抗寒性的影响及其生理机制,以室内人工饲养的第3代蝎蝽成虫为对象,利用热电偶、液相色谱分析等技术手段,测定了经15、10、4℃冷驯化4h和梯度降温(依次在15、10、4℃各驯化4h)冷驯化后,蠋蝽成虫过冷却点、虫体含水率及小分子碳水化合物、甘油和氨基酸含量,及其在不同暴露温度(0、-5、-10℃)下的耐寒性.结果表明:处理后暴露在-10℃时,梯度处理组和4℃冷驯化处理组的蝎蝽成虫存活率为58.3％,其他处理组及对照组(室温饲养)的存活率显著降低,平均为8.9％;梯度处理组与4℃冷驯化处理组蠋蝽成虫过冷却点平均为-15.6℃,比其他处理平均降低1.3℃;各处理虫体含水率无显著差异,平均为61.8％;与其他各组相比,梯度处理组和4℃冷驯化组蠋蝽成虫的葡萄糖、山梨醇和甘油含量分别增加2.82、2.65和3.49倍,丙氨酸和谷氨酸含量分别增加51.3％和80.2％,海藻糖、甘露糖和脯氨酸含量分别下降68.4％、52.2％和30.2％,而果糖含量各组间无显著差异.快速冷驯化对蠋蝽成虫具有临界诱导温度值,梯度降温驯化不能在快速冷驯化的基础上提高蠋蝽成虫的抗寒性.     

驯化对作物微生物组多样性和群落结构的影响及作用途径

植物与共存微生物的相互作用对植物的生长、发育、健康等具有重大影响。人类驯化导致现代作物品种与其野生祖先在生理遗传特性、生长环境等方面存在明显差异, 这必然会影响作物与其微生物组的相互作用。理解驯化对作物微生物组的影响及其作用机理, 是充分应用微生物组进行作物改良或人工育种的重要理论基础。结合课题组前期研究基础, 该文综述了驯化对作物地下和地上部分细菌和真菌(尤其是益生菌和病原菌)群落组成和多样性影响的研究现状; 并结合驯化对作物植株形态、根系构型、根系分泌物等生理特征以及生长环境的影响, 分析了驯化塑造作物微生物组的作用途径, 提出了该领域值得重点关注的研究和发展方向。     

作物种质资源库的设计与建设要求

作物种质资源库主要包括低温种质库、种质圃、试管苗库和超低温库.我国已经建成由55个库(圃)组成的国家作物种质资源保存设施体系,包括国家作物种质长期库1个、复份库1个、中期库10个、种质圃43个(含2个试管苗库),保存资源总量突破52万份,居世界第2位.由于我国是作物种质资源大国,种质资源保护设施不完善、容量不足等问题是...     

主要农作物驯化研究进展与展望

农作物的驯化过程与农耕文明的发端密切相关,是作物种质资源遗传基础不断丰富衍化,利用价值不断完善的主要途径之一。本文重点从作物驯化的主要性状、基因组遗传区段、重要驯化基因的克隆、作物驯化后的传播与基因渗透、作物驯化理论与研究方法以及作物驯化研究的新趋势等方面评述近年来取得的主要研究进展,讨论研究存在的主要问题并对深入开展作物驯化研究进行展望。     

新型冠状病毒快速检测研究进展

当前全球大流行的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染的一种高传染性肺炎,其通过呼吸道飞沫、气溶胶、直接或间接接触、粪口传播或者冷链运输等途径在人群中进行传播,处在潜伏期或尚无明显症状的患者也具备传染他人的能力。SARS-CoV-2是一种有包膜的单股正链RNA病毒,拥有线性RNA片段,每个病毒粒子直径为60～140 nm。与其他冠状病毒相似,SARS-CoV-2主要包括4种结构蛋白,即：刺突蛋白(S)、膜蛋白(M)、包膜蛋白(E)和核衣壳蛋白(N)。迄今为止,基于病毒结构基础和病原学特点开发出了多种检测SARS-CoV-2的方法,为疑似COVID-19患者的确诊和疫情防控提供了有力的保障。简要介绍了SARS-CoV-2的病原学特征,并综述了核酸检测、免疫学检测和新型生物传感器等最新检测方法的研究进展,以期为COVID-19的早期诊断与防控提供帮助。     

浙江植物引种驯化研究进展与思考

引种驯化是增加植物资源的一种传统育种方法。本文从浙江省农业科学院亚热带作物研究所引种驯化研究发展回顾入手,剖析了温州植物引种结果,以方法的改进反映浙江现代引种驯化学术水平的进步,最后讨论了植物引种驯化研究的若干问题。     

家兔的起源驯化与育种

介绍了家兔起源及驯化的简要历史,现存主要家兔品种的分类,家兔与野兔的区别,世界主要养兔国家的兔业协会及育种和产业发展简况,并对家兔商业生产与宠物兔发展趋势作了展望。