Genetics and biology of cytoplasmic male sterility and its applications in forage and turf grass breeding

Hybrid breeding can exploit heterosis and thus offers opportunities to maximize yield, quality and resistance traits in crop species. Cytoplasmic male sterility (CMS) is a widely applied tool for efficient hybrid seed production. Encoded in the mitochondrial genome, CMS is maternally inherited, and thus, it can be challenging to apply in breeding schemes of allogamous self‐incompatible plant species, such as perennial ryegrass. Starting with a general introduction to the origin and the function of mitochondria in plants, this review focuses on the genetics and biology of CMS systems in plants to identify conserved and system‐specific mechanisms. We examine prospects of comparative mitochondrial genomics to identify candidate genes and causative polymorphisms associated with CMS across species and discuss specificities, obstacles and potentials of CMS as a breeding tool for maximizing heterosis in forage grasses. The purpose of the review is to highlight the importance of CMS and hybrid breeding in grasses, with the aim of facilitating research and development of novel breeding strategies to address the future needs for food, feed and biomass production.     

生物实验流程管理系统模型及其在水稻基因组测序中的应用

生物实验流程管理是生物实验室信息管理系统的核心,我们针对生物实验室实验流程灵活,数据流网络复杂等特点,设计了一套生物实验流程管理模型（Biological experiments flow management model,简称BioEFM）,为生物实验室信息管理系统软件（Biology Laboratory Information Management System Software,缩写为BioLIMS）的开发提供了理论基础,大大提高了BioLIMS的开发效率。在此基础上开发的生物实验室信息管理系统软件（BioLIMS）应用于水稻基因组测序实验的信息管理中,为水稻基因组测序实验提供了灵活、便捷、高效的实验信息管理工具,为水稻基因组测序及后续的生物信息学分析奠定了良好的基础。     

植物病原细菌Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000致病基因比较基因组及原核表达分析

番茄细菌性叶斑病是由Pseudomonas syringae pv. tomato引起的一种世界范围内广泛发生的植物细菌性病害,其模式菌株DC3000已完成全基因组测序。试验通过比较基因组学方法将该模式菌株基因组中的致病基因与其他已完成全基因组测序的植物病原细菌的基因组序列进行比对,得到3个DC3000菌株特有的致病基因PSPTO_4707、PSPTO_4708、PSPTO_4711,并对PSPTO_4711基因进行原核表达和蛋白活力检测,发现其表达的活性蛋白对拟南芥具有很强的毒性。     

梨Trihelix转录因子家族成员鉴定及表达分析

Trihelix转录因子可以和光应答相关的GT元件结合,因此又称GT转录因子.本研究从梨基因组中鉴定出16个Trihelix家族基因,依次命名为PbGT1～PbGT16,从同属于蔷薇科的草莓和桃基因组中分别鉴定出11和16个Trihelix家族基因.染色体定位与基因复制事件分析表明,梨、草莓和桃Trihelix家族成员...     

Comparative Map-based Cloning for Genes Conferring Resistance to Soybean Cyst Nematode

Soybean cyst nematode （SCN, Heterodera glycines Ichinohe） is the most dangerous disease to cause significant yield losses. Most recent estimates for SCN indicate losses of nearly 9 million metric tons worldwide in 1998 and 3.5 million metric tons in the China in 2004. Soybean cyst nematode causes yield reductions by feeding on plant nutrients, retarding root growth, and inhibiting Bradyrhizobium nodulation.     

深度学习在植物基因组学与作物育种中的应用现状与展望

[目的 /意义]随着单细胞测序、高通量技术的突破,植物基因组学也取得了巨大进步,可以低成本获取多维全基因组分子表型的海量数据。深度学习技术可以作为强大的数据挖掘工具对获取的分子表型进行进一步预测和解释。当前研究表明,深度学习在植物基因组学与作物育种研究任务中取得显著效果。但目前尚缺乏对于深度学习在植物基因组学中应用的完整综述。[方法 /过程]本文首先概述了深度学习方法背景,包括最新的图神经网络;随后着重从基因特性、蛋白质特性方面综述了基因组学和深度学习交叉领域的两个突出问题：1）如何对从植物基因组DNA序列到分子表型的信息流进行建模？2）如何使用深度学习模型识别自然种群中的功能变异？[结果 /结论]本文总结了当前研究中如何应用传统深度学习算法、图深度学习、生成对抗网络以及可解释性AI等方法解决上述两个问题。最后分析了深度学习在未来植物基因组学研究和作物遗传改良中的发展前景。     

蛋白质组学及其在奶牛乳房炎研究中的应用

蛋白质组学是功能基因组学的重要组成部分,已被广泛应用于人类疾病等相关研究领域。二维凝胶电泳、质谱和生物信息学是蛋白质组学研究的三大关键技术。文章概述了蛋白质组学研究技术的最新进展和白细胞蛋白质组学、微生物蛋白质组学、差异蛋白质组学的研究进展,以及蛋白质组学在奶牛乳房炎发病机理、诊断和防治等相关研究中的应用与前景。     

生物信息学研究进展

随着计算机科学和生物科学的迅猛发展,由此而诞生的生物信息学逐渐发展成为一门独立的学科。它将会成为21世纪生命科学中的重要研究领域之一。本文简单介绍了生物信息学的产生,发展,研究内容,应用及未来的发展方向等。     

产肠毒素大肠杆菌感染的分子致病机制

产肠毒素大肠杆菌（enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC）是发展中国家人群腹泻的主要原因,一直是西方国家旅行者腹泻的最常见病因,也是引起动物（尤其是幼龄动物）腹泻的主要病原菌。根据ETEC产生热敏和（或）热稳定肠毒素特性可以将其分类成不同致病型。针对这类重要病原体的疫苗研发目前仍然面临着艰难的挑战。本文综述了病原体-宿主相互作用的分子机制,从基因组学和蛋白质组学两方面介绍致病菌的多种毒力因子以及作为靶标研发疫苗的潜力,分析了病原与不同宿主易感性的差异,为针对ETEC新型疫苗的研发和有效预防ETEC感染提供理论依据。