利用CRISPR/Cas9技术编辑BADH2-1/BADH2-2创制香米味道玉米新种质

【目的】香味是作物的重要食味品质之一。2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline,2-AP）是主要香味物。BADH2是控制水稻等作物香味性状的关键基因,敲除该基因可以产生香味稻米。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在北京市农林科学院自育的玉米骨干亲本京724上敲除BADH2同源基因,以期获得有香米味道的玉米新种质材料。【方法】利用Ensembl数据库在线BLAST工具,将水稻OsBADH2蛋白序列在拟南芥、水稻和玉米蛋白序列数据库中进行序列比对,获得上述3个物种的BADH基因家族成员,并利用UniProt蛋白数据库中的结构域信息进行验证。进一步使用MEGA软件进行系统进化分析,获得玉米BADH2同源基因作为候选编辑靶标。基于CRISPR/Cas9基因编辑技术的原理,在候选基因的外显子处设计特异性靶点,并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体。再以玉米自交系京724为受体,利用农杆菌介导的遗传转化方法,通过磷酸甘露糖异构酶基因（phosphomannose isomerase,PMI）抗性筛选获得阳性转基因植株。转基因株系经测序明确其在靶基因中产生的突变类型。利用气相色谱质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）检测基因编辑株系T₁籽粒中香米主要香味物质2-AP的含量,以确认京724在基因编辑前后2-AP含量的变化。【结果】系统进化分析发现,玉米中存在2个BADH2同源基因,分别命名为ZmBADH2-1和ZmBADH2-2。ZmBADH2-1位于第4染色体,ZmBADH2-2位于第1染色体。2个基因均包含15个外显子和14个内含子,第4外显子间的核苷酸序列高度同源。在2个基因的第4外显子区域设计靶点并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体,通过遗传转化获得28株转基因株系。PCR扩增及测序分析结果显示,其中10株材料的2个ZmBADH2s在靶点区域均发生突变,突变基因型包括双等位突变和多等位突变,突变类型为不同数量的碱基缺失和插入。质谱检测结果显示玉米ZmBADH2双基因突变体籽粒中存在与香稻同样成分的2-AP。随机选取的4个T₁代基因编辑株系籽粒中,2-AP平均含量分别为438.29、404.63、348.65和161.82 μg·kg^-1,而未经过编辑的京724中未检测到2-AP。【结论】利用CRISPR/Cas9技术对玉米ZmBADH2-1和ZmBADH2-2同时进行定点敲除,创制出籽粒中具有香米味道的玉米骨干亲本新种质材料。     

西葫芦新品种‘京葫36’的选育

‘京葫36’是北京市农林科学院蔬菜研究中心育成的耐寒、适宜长季节栽培的越冬温室专用西葫芦杂交1代新品种,父母本分别为‘07754’和‘0421’。该品种长势旺盛、生长期长、耐低温弱光、株型合理、通风透光性好;低温弱光条件下连续结瓜能力强,瓜码密、产量高,采瓜期可达200 d以上;商品瓜长23~24 cm,粗6~7 cm,瓜条长柱形、粗细均匀,颜色翠绿,光泽度好,品质佳,商品性突出。适合北方越冬温室与春秋大棚种植。2014年5月通过山西省农作物品种审定委员会认定;2017年获得植物新品种权保护。     

玉米自交系京92改良后代单穗粒重的杂种优势研究

【目的】利用同群优良自交系京2416对京92进行遗传改良,探究改良后代单穗粒重的杂种优势,为选育高产的优良自交系奠定基础。【方法】以京92及229份改良自交系为试验材料,以X群自交系京724、京464和京MC01为测验种,采用NCⅡ遗传交配设计组配690个杂交组合,分析京92单穗粒重的改良效果。【结果】229份改良自交系与京92在单穗粒重上存在极显著差异,其中71份改良自交系单穗粒重高于京92;有80份改良自交系与京724组配组合的单穗粒重超高亲优势高于京92;有152份改良自交系与京464组配组合的单穗粒重超高亲优势高于京92;有111份改良自交系与京MC01组配组合的单穗粒重超高亲优势高于京92。【结论】通过同群优良自交系京2416的改良,获得单穗粒重比原自交系京92显著提升且与X群自交系京724、京464和京MC01的单穗粒重杂种优势都优于京92的9份改良自交系。     

‘京’字号优质早熟葡萄品种的推广现状及葡萄新品种选育方向

在前华北农业科学研究所转来的18株1a生杂种实生苗和3个组合744粒杂种种子的基础上，中国科学院植物研究所于1954年开始葡萄优良抗寒酿酒新品种选育工作，并针对当时鲜食葡萄生产存在的成熟期集中、缺少优质早熟品种的问题，在1960年启动了优质系列葡萄鲜食新品种的育种工作。40多年来，一共选育出10个优质‘京’字号葡萄鲜食系列品种。‘京’字号葡萄鲜食系列品种的陆续育成，解决了当时我国生产上缺乏优质、大粒、硬肉、早熟品种的问题，迅速获得了大面积推广，在农业产业     

玉米骨干自交系京2416杂种优势及遗传重组解析

【目的】 玉米骨干自交系京2416是以（京24×5237）×京24构建基础选系群体,利用高大严及同群优系聚合等选系技术选育的优良黄改群自交系。以其为父本育成的审定品种已有20多个,其中代表性品种京农科728,突破了黄淮海夏玉米籽粒机收技术瓶颈,成为中国首批通过国家审定的机收籽粒品种。通过分析京2416与X群种质的杂种优势,及其形成过程中的重组事件和黄早四基因组片段传递规律,解析京2416形成的遗传机制,以期为黄改系的进一步遗传改良提供参考。【方法】 选用黄早四、京2416及其2个选系亲本（京24和5237）为材料,与5份X群代表性自交系根据NCII遗传设计组配杂交组合,利用F₁产量相关性状单穗粒重的中亲优势、超高亲优势值和配合力效应值评估4份黄改系的杂种优势。对4份黄改系及5份X群自交系进行测序深度约为18×的全基因组重测序,用BWA、GATK等软件进行序列比对和变异检测,基于获得的SNP和InDel标记信息,利用GCTA和Treebest软件进行主成分分析和系统发生树构建,同源传递片段（identity-by-descent,IBD）使用IBDseq软件识别。【结果】 通过比较分析黄早四、京2416、京24、5237与5份X群代表系所配杂交组合的F₁产量相关性状发现,与其他3份材料（黄改系京24、5237和黄早四）相比,京2416具有更高的超高亲优势和一般配合力。基于全基因组重测序数据,分析重现了京2416形成过程中的重组事件,明确京2416的基因组组成,选系亲本京24和5237在京2416基因组中保留的比例分别为80.96%和19.04%。利用基因组测序数据解析从黄早四到京2416的IBD片段,结果表明,京2416从京24和5237 2个选系亲本中聚合了全部的9个重要黄改系特征性选择区域。【结论】 骨干自交系京2416在遗传改良过程中,通过染色体重组聚合选系亲本京24和5237所有的9个重要黄改系特征性选择区域,从分子水平解释了京2416与X群代表系表现出更高配合力的遗传基础。     

茄子新品种京茄13号的选育

京茄13号是以优良自交系1156为母本,以1125为父本配制而成的长茄一代杂种。早熟,始花节位为第10节,植株长势强,节间短。果实顺直,长筒状,果长25~30cm,横径5~6cm,果皮黑亮,连续坐果性强,每667m2平均产量为4240kg,低温耐受性强,适合北方保护地栽培。     

水果萝卜新品种京脆1 号的选育

京脆1 号是由两个自交不亲和系05132 和05177 配制而成的鲜食水果型萝卜一代杂种。生长期75～80 d（天），叶
片近板叶型，深绿色，半直立株型。肉质根椭圆形，尾根细，茎盘小。根长13 cm，横径12 cm，平均单根质量1.2 kg，每
667 m² 产量5 000～6 000 kg。肉质根3/4 露出地面，出土部分浅绿色，入土部分白色，肉色浅绿，肉质甜脆，VC 含量 380
mg·kg^-1（FW），硫苷含量318.8 μmol·kg^-1（FW），适合生食。田间对病毒病和软腐病的抗性强于对照满堂红。适合北京、
天津、河北、山东等地种植。     

冬小麦新品种京核一号的选育

京核一号冬小麦品种是利用太谷核不育小麦，通过阶梯杂交选育的新品种，具有抗旱、抗寒、抗病、高产、稳产、白粒优质、千粒重高等优点。体现了太谷核不育小麦能集主效基因和微效基因共同作用的理论。     

陕京管道滑坡灾害预警标准计算与分析北大核心

为了研究陕京管道滑坡灾害监测预警技术,以管道地质灾害监测方法为理论依据,选取研究区内典型滑坡体为研究对象,综合考虑地灾点的发育情况、典型性、对管道的威胁程度、设备的保存安全性等条件,设计监测方案,安装一体化专业监测设备,收集地灾点的降雨量、滑坡地表裂缝位移及深部位移等监测数据。分析监测数据发现:陕京管道沿线滑坡现阶段变形量很小,整体较稳定,不会因发生滑坡而威胁管道隧道安全。预警分析发现:无雨状态下,滑坡体最稳定,滑坡体最大位移最小。随着降雨量的增多,滑坡体稳定性下降,最大位移变大,体现在滑坡体上即裂缝增大。为了得到一个预警的变形值,分别取3种工况时的80%位移值为预警标准值,分级确定了预警标准位移。