CRISPR/Cas9基因编辑技术在玉米分子育种中的应用概述

玉米是我国第一大粮食作物,有效提升玉米产量和品质对保障我国粮食安全起着至关重要的作用。简要论述了CRISPR/Cas9 基因编辑技术研究历程、编辑类型和作用原理,以及在功能基因验证、玉米产量、品质改良和抗逆育种方面的应用,说明了在玉米基因组水平上进行基因定向编辑改造对玉米分子育种具有重要研究和应用价值。通过借鉴相关国家对基因编辑作物进行监管的措施,为不断完善我国的监管政策提出了一些对策建议。     

转基因番茄育种和产业化研究进展

综述了番茄转基因技术在培育抗病虫害、抗除草剂、抗逆、延迟成熟、品质改良番茄品种和番茄雄性不育系育种方面的应用,以及我国转基因番茄的快繁和产业化研究进展。     

CRISPR/Cas9系统在稻米品质改良中的应用

目前稻米品质改良已成为水稻育种的重要目标。稻米品质主要包括外观、加工、蒸煮食味和营养品质,由极其复杂的基因调控网络决定。CRISPR/Cas9系统作为新发展的定向基因编辑系统为水稻品质改良提供了重要的技术支撑,该系统具有操作简单、编辑效率高、易于多基因编辑等优点。本研究结合CRISPR/Cas9基因编辑系统及稻米品质相关基因的研究进展,详细介绍了CRISPR/Cas9基因编辑系统在稻米品种改良中的应用,讨论了该技术在水稻品质改良中存在的问题和改进策略,旨在为利用CRISPR/Cas9技术创制优质水稻新品种提供参考。     

主要麻类作物基因组学与遗传改良:现状与展望

随着测序技术的发展,主要麻类作物(黄麻、红麻、苎麻、亚麻和工业大麻)参考基因组从2011年至2020年陆续完成测序,这标志着麻类作物科学已经进入基因组时代。文章首先详细概述主要麻类作物基因组测序。其次,评述了基于基因组学的麻类作物重要应用价值基因挖掘。基于参考基因组和转录组测序,大量关于纤维发育、响应非生物胁迫的候选基因被挖掘,以促进麻类作物纤维的物种特性和“不与粮食争好地”的逆境农业。同时不同麻类作物特异性状候选基因陆续被报道,如红麻雄性不育、亚麻种子含油量和大麻大麻素相关候选基因等。再次,麻类作物基因组测序完成为基于组学的麻类作物遗传改良提供可能:有助于麻类作物种质资源形成和演化机制研究,系统解析纤维产量、纤维品质、抗病耐逆等农艺性状形成的分子基础;有助于建立高通量基因型-表型数据库,挖掘优异基因资源与创制新种质;有助于创新并集成分子标记辅助选择、基因组选择、转基因等技术,建立高效的快速育种技术体系。宜选育高产高效、抗逆抗病、适宜轻简化机械化、优质专用的多用途麻类作物新品种,以满足麻类作物相关产业的市场需求,适应麻类作物生产方式。尽管已经获得重要基因以及位点的信息,但如何高效率利用已有基因资源对麻类作物进行遗传改良仍需面临一系列挑战,如成熟稳定的遗传转化体系、麻类作物基因编辑体系构建及基因组选择育种等。     

小麦新品种‘泰山28’选育及其特性分析

为选育出适应山东省种植的高产、稳产、抗逆小麦新品种,以‘3262’为母本,‘皖麦38’为父本进行杂交,采用系谱法选育出‘泰山28’。于2013年11月通过山东省品种审定委员会审定。该品种通过多年多点试验和省区域试验表现出高产、稳产、抗病、抗倒、优质中筋、适应性广的特征。选育过程中所采用的杂交组合配制、组合分类鉴定、扩大鉴定圃与多点鉴定结合、农艺性状与生理性状结合的育种实践和思想可为广大育种工作者提供参考。     

分子标记辅助选育抗稻瘟病水稻新品种‘铁粳16’

稻瘟病是对水稻生产威胁最大的真菌病害,选育抗病水稻品种是防控该病最经济有效的途径。研究表明,聚合多个抗病基因可提高品种的抗性、拓宽抗谱。本研究以携带抗稻瘟病基因Pib的‘辽粳9234’和携带抗稻瘟病基因Pita的‘铁粳7号’为亲本,利用常规育种技术与分子标记辅助育种技术相结合从后代中鉴定到聚合抗稻瘟病基因Pita和Pib的后代。通过连续3年生产试验和米质分析,鉴定到1个同时具有抗稻瘟病基因Pita和Pib的稳定株系A-3,通过辽宁省水稻品种审定,命名为‘铁粳16’。人工接种结果表明‘铁粳16’较其亲本抗谱宽、抗性强。研究结果证实聚合Pita和Pib可提高水稻品种对稻瘟病的抗性,可为抗病基因聚合育种提供参考。     

蔬菜作物重要基因鉴定及其分子育种应用

近几年,蔬菜作物分子育种领域的研究取得了重要进展。本研究从蔬菜重要性状基因定位与鉴定的总结基础上,对它们在分子标记辅助育种、基因编辑育种、分子设计育种等分子育种领域的研究进展进行了综述,并对未来的发展趋势进行了展望,以期为提高蔬菜育种效率提供参考和思路。     

植物遗传转化方法及其在棉花品质改良育种中的应用

农杆菌介导法、花粉管通道法和基因枪法是植物遗传转化的主要方法，这些转化方法在植物基因工程育种和基因改良中起到了重要作用。这些遗传转化方法目前已经广泛应用于棉花抗虫、抗病和品质改良育种实践，并获得了抗虫、抗病等性状良好的转基因植株，有些已经进入商品化生产，取得了显著的经济效益和社会效益。本文重点综述了这3种应用较广的遗传转化方法及其在棉花抗虫、抗病和品质改良育种中的应用，并讨论了我国转基因棉花研究的进展。     

作物品质性状的分子遗传改良

近年来,人们对蔬菜、水果和农作物的品质要求不断提高,而品质性状多为多基因或寡基因控制的数量性状或数量-质量性状,其表型易受到环境影响。一些品质基因常表现隐性且品质检测操作复杂,制约了品质育种的发展。随着分子标记技术的发展,寻找与优良品质性状紧密连锁的分子标记,并用以进行标记辅助选择育种,将大大提高品质性状选择效率和遗传改良速度,分子标记、分子标记辅助育种和转基因技术将为改善作物品质提供有效手段。总体来说,作物品质在分子水平上的研究尚处于起步阶段,但取得了一些令人鼓舞的成果,本文对小麦、水稻、黄瓜、番茄、西瓜等作物外观品质、营养品质和风味品质在分子水平上的研究进展进行了综述,并探讨转基因技术和分子标记辅助育种在改善作物品质性状方面的前景。     

小麦转基因技术研究进展及其在育种中的应用

近年来,利用转基因技术以提高小麦产量、改善品质、增强抗病虫和抗逆能力,相关研究已卓见成效。主要对目前小麦转基因技术研究现状、主要的转化方法、转化效率、影响因素、转化目标基因、相关报告基因与选择标记基因的应用以及外源基因的表达调控等做了简要总结,对小麦转基因存在的问题及育种潜力进行了分析和展望。     

过表达SlANT1基因对番茄生长和果实品质的影响

SlANT1是番茄花色素苷合成积累途径的一个重要调控因子,为探究SlANT1基因对番茄生长和果实品质的影响,本研究以野生型和SlANT1基因过表达番茄为实验材料,分别对其幼苗生长、抗病能力、果实品质和耐储能力等进行了分析。结果表明：SlANT1基因过量表达显著增强了番茄花色素苷的积累,但同时抑制了番茄幼苗的生长,表现为叶片变小,植株变矮,但对根的生长没有影响。另外,过量表达SlANT1基因显著提高了番茄的维生素C、有机酸和可溶性固形物含量,并且提高了番茄果实对灰霉菌的抗性,降低了果实在存储过程中的失重率。研究结果可为通过基因工程的方法培育高营养品质和抗逆耐储番茄提供基础数据和参考依据。     

CRISPER/Cas9系统在植物基因组定点修饰及作物遗传育种中的应用研究进展

CRISPR/Cas9系统是一项简单、高效的基因定点编辑技术,在植物遗传改良及作物良种选育等方面具有重要的应用价值。本研究主要介绍了CRISPR/Cas9的原理及构建方法,论述了近年来CRISPR/Cas9技术在植物基因功能及基因表达调控、植物基因组的定向编辑以及作物分子育种中的应用及研究进展,分析了该基因编辑系统的主要影响因素及优化改进方式,探讨了该系统在应用中的问题及解决途径并对今后发展方向进行了展望,为该技术在植物基因组定点编辑及作物遗传育种等领域研究提供参考。     

分子标记技术在水稻品种改良中的应用

随着水稻越来越多的功能基因被鉴定和克隆,与目标性状相关基因紧密连锁的分子标记成为现今水稻育种工作中不可缺少的一个有利工具。对分子标记技术在水稻抗病虫育种、农艺性状改良、品质改良等方面的应用进行论述,为分子标记在水稻分子育种中的应用提供一些参考。     

番茄NP24基因的遗传转化

本研究旨在通过将类甜蛋白基因NP24 导入番茄,提高番茄品种的抗病能力。通过对‘京乐502’、‘耐运2000’以及‘Bolgogragsky’3 个番茄品种进行抗病性的鉴定及防御酶活性测定,选取抗病性最弱的番茄品种‘Bolgogragsky’,采用农杆菌介导法将类甜蛋白基因NP24 导入番茄。接种晚疫病7 天后测得‘Bolgogragsky’、‘耐运2000’和‘京乐502’病情指数分别为81.7、48.7、16.0。‘Bolgogragsky’POD酶活性在第1 天达到高峰,‘京乐502’、‘耐运2000’在第5 天到达最高峰,但‘京乐502’的酶活性一直较其他2 组高。PAL酶活性先升高后降低,‘京乐502’升得最快降得最慢,‘Bolgogragsky’升得最慢降得最快。‘京乐502’SOD酶活性在0~5 天升高而后降低,‘耐运2000’、‘Bolgogragsky’接种后第1 天SOD酶活性明显降低,后续第3、5、7 天在波动中上升。实验结果表明接种晚疫病菌后3 个品种番茄的POD、PAL酶活性均高于对照,且酶活性与病情指数呈负相关;而处理组SOD酶活性均较对照组有所降低。此外,经PCR验证NP24基因已经整合到番茄‘Bolgogragsky’基因组中。     

基于‘洛夫林10号’种质的石麦系列节水高产小麦品种改良

为了给研究和选育节水高产小麦品种提供参考,本研究通过对石家庄市农林科学研究院基于‘洛夫林10号’种质育成石麦系列节水高产小麦品种方法、系谱和代表性品种的优良特性进行分析。详细解析了我院多年节水育种实践提出的"前水后旱、同一世代水旱复合选择"节水高产育种方法,以及在此方法基础上以‘洛夫林10号’种质为原初材料培育出19个石麦系列节水高产小麦品种。依据‘石4185’和‘石家庄8号’代表性品种不同灌水制度下多年产量结果,指出冀中南节水灌溉下小麦丰产依赖于穗数和水分利用效率。随着育种年代的推进,2008年后育成石麦系列品种白粉病和锈病发病率明显增加,指出今后河北育种工作中注重节水高产的同时加强抗病基因的引入。     

玉米抗真菌病害基因挖掘与分子育种利用研究进展

由真菌引起的病害可以在玉米叶片、茎秆和雌穗等部位及生长发育的各阶段发生,严重影响玉米产量及品质。培育和种植抗病品种是控制病害的重要途径,随着现代分子生物学的发展,全基因组及多组学技术的利用为玉米抗病基因的挖掘及抗性机制的解析提供了更可靠和更便捷的方式,通过分子育种与常规育种技术相结合改良现有种质也逐渐成为培育抗性种质的有效方式。本文综述了玉米常见真菌病害的抗病遗传、基因克隆及其育种利用的最新进展,展望了新抗病基因的挖掘和机理解析、广谱抗病基因及基因编辑等技术在玉米育种中的利用,以期促进玉米优良抗病新品种的培育。     

现代农业生产中育种技术的意义及应用研究

现代农业生产中，育种技术是提高作物产量和品质、增强作物的抗逆性、优化作物的生长周期和丰富作物品种资源的重要手段。应用研究方面，基因编辑技术、基于分子标记的作物遗传育种等都是当前的研究热点。在作物育种技术研究现状方面，小麦、玉米和大豆的育种技术都在不断发展和完善。文章探讨了现代农业生产中育种技术的未来发展趋势，以期为现代农业生产提供参考。     

基因编辑技术在油菜中的应用

油菜作为世界主要油料作物之一,在农业生产中占有重要地位。长期以来,油菜育种家致力于利用杂交、人工诱变、细胞工程等多种技术,培育优良油菜品种,提质增效。近年来,以CRISPR为代表的基因编辑技术突飞猛进,为油菜育种提供了新的方法和思路,并已被成功用于改变油菜的菜籽产量、油脂品质、抗病性、开花时间、花色、除草剂抗性等性状,展现了巨大的应用潜力。本研究对基因编辑技术在油菜中的应用实例进行了全面总结,并对尚待解决的一些技术问题和未来可能的发展方向进行了探讨,为相关学者提供参考。     

分子设计育种在棉花中的应用进展与展望

棉花是我国重要的经济作物和纺织原料,在国民经济发展中具有不可替代的地位。新中国成立以来,棉花常规育种取得了一系列重大成就。随着测序技术、多组学研究以及基因编辑技术的发展,精准、高效的分子设计育种已成为棉花育种的发展方向。文章综述了棉花生产的发展现状,回顾了育种发展历程以及棉花分子设计育种在基因组学研究、纤维发育、抗病和重要性状分子模块挖掘方面取得的进展,并展望了未来分子设计育种的发展方向和路径。     

科技

我国番茄育种技术达到国际领先日前从陕西省科技厅获悉:由西北农林科技大学主持完成的"番茄抗病抗逆育种技术及新品种选育"项目通过了专家鉴定。鉴定委员会认为,该成果创新性明显,经济效益显著,应用前景广阔,整体达到国际先进水平,抗TY粉果番茄品种选育技术达到国际领先水平。我国番茄高端品种市场被国外种子公司长期