高粱5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶基因(EPSPS)叶绿体转运肽(CTP)的克隆及其在转基因玉米中的功能验证

5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)催化莽草酸-3-磷酸(S3P)与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)合成5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸(EPSP),具有与草甘膦结合的活性位点,且结合后会抑制EPSPS的活性,在植物抗除草剂基因工程中具有重要的应用价值.为了培育抗草甘膦玉米(Zea mays),本研究通过对高粱(Sorghum bicolor)EPSPS基因的结构分析,克隆了该基因5'端的叶绿体转运肽(chloroplast transit peptide,CTP).将该转运肽与来源于农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)菌株CP4 EPSPS基因整合,以Ubiquitin为启动子,35S polyA为终止子,构建表达载体,同时以不含有转运肽的CP4 EPSPS基因为对照,遗传转化玉米得到稳定转基因株系;用PCR、Southern blot、ELISA等方法检测转基因玉米CP4 EPSPS基因的表达量并对其进行草甘膦抗性检测,研究发现,不含转运肽的转化事件虽然CP4 EPSPS基因表达量与含有转运肽的基本一致但却不具有草甘膦抗性,而含有转运肽的转化事件则抗性明显.说明转运肽并不影响CP4 EPSPS基因的表达,但对转基因植株草甘膦抗性起着重要作用,说明本研究克隆的叶绿体转运肽能够正常行使其生物学功能.研究结果为利用EPSPS基因培育抗草甘膦作物提供了重要参考资料.     

2019年中国玉米生物学研究进展

2019年中国玉米生物学研究继续保持高速发展态势，产出多项重要成果，中国玉米研究团队在国际顶尖学术期刊发表的文章数量稳步提升。在81个SCI收录期刊上发表玉米生物学研究论文366篇，比2018年增加了84篇。其中，在5年平均影响因子超过5.0的高水平期刊发表论文83篇，比2018年增加了20篇，并突破性的在Science发表论文1篇，论文数量和质量均有较大幅度提升。366篇论文的研究内容涉及玉米基因组学、玉米株型相关性状遗传调控、玉米子粒发育遗传调控、玉米穗部产量性状遗传调控、玉米抗生物和非生物胁迫遗传调控、玉米养分利用遗传调控、玉米育种技术研究和玉米功能基因组研究资源等。     

玉米胚乳突变体Wrk1基因定位及候选基因预测

Wrkl是在EMS诱导群体中分离得到的玉米胚乳显性突变基因.Wrk1突变体玉米胚乳严重皱缩,导致玉米子粒的千粒重降低30％～50％.研究利用B73为回交亲本构建BC1分离群体,通过9 800个单株把Wrk1基因定位在开发的SSR标记Mssr1824和Mssr2042之间,二者之间的物理距离约1.2 Mb.在此基础上,另外构建一个以M017为回交亲本的BC1群体,通过11280个单株把Wrk1基因定位在开发的SSR标记Mssr1916.2和Mssr1838之间,二者之间的物理距离约185 kb.通过基因预测和注释,发现在该区域内有7个候选基因,为Wrk1基因的最终克隆奠定了基础.     

高粱EPSPS基因的克隆、修饰及在玉米中的功能验证

针对草甘膦结合位点,对高粱5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS）基因进行4种定点修饰,将修饰后的基因分别导入到玉米中。通过对转化体的抗性鉴定,确定将高粱EPSPS基因106位的脯氨酸变为丝氨酸（P106S）能够赋予转基因玉米草甘膦抗性。在喷施4倍的草甘膦时抗性事件CL38-1不产生药害。Southern杂交结果表明,目标基因在该转化事件中稳定遗传,转化其余3种EPSPS基因的植株对草甘膦没有足够的抗性。     

2017年中国玉米生物学研究进展

2017年我国玉米基础研究继续保持快速发展态势,在国内外主流学术期刊发表有重要影响的研究成果。2017年,我国科研人员在91个SCI收录期刊发表玉米生物学相关研究论文266篇,其中,在5年平均影响因子超过5.0的期刊发表高水平论文49篇,主要进展集中在基因编辑相关研究、玉米子粒发育遗传调控、玉米抗非生物胁迫基因挖掘和功能研究、玉米抗病基因挖掘及功能分析、玉米重要农艺性状基因/QTLs鉴定和克隆、玉米组学研究和玉米育种技术这7个方面。     

作物智能设计育种——自然变异的智能组合和人工变异的智能创制

作物育种正在从传统的经验育种转向BT+IT驱动的智能设计育种。提升智能设计育种的能力和水平对解决我国未来粮食安全问题具有重要意义。未来作物智能设计育种将具有“双轮驱动”特征：智能化的杂交育种以育种大数据和育种模型为基础,精准设计自然变异的最优组合,并以最快捷的杂交组配方式实现自然变异的最优组合;智能化的生物育种利用人工智能技术和合成进化技术,设计DNA/蛋白质序列,可以“道法自然、超越自然”,指导作物的基因编辑育种和合成生物学。探讨了作物智能设计育种范式的理论基础、技术手段和发展趋势,分析了我国作物智能设计育种在产业化过程中面临的市场和政策瓶颈,并提出相关对策。     

2020年度中国玉米生物学研究进展

2020年我国玉米生物学研究继续保持高速发展态势,创新研究成果不断涌现,我国玉米研究团队在国际顶尖学术期刊发表的文章数量稳步提升。在89个SCI或SCIE期刊上发表玉米生物学研究论文369篇,相对于2019年的366篇略有增加,其中,5年平均影响因子超过5.0的高水平论文有86篇,比2019年的83篇增加了3篇,论文质量稳步提升。369篇论文的研究内容涉及玉米基因组学、玉米株型相关性状遗传调控、玉米子粒发育遗传调控、玉米雌穗和雄穗穗性状遗传调控、玉米抗生物和非生物胁迫遗传调控、玉米养分利用遗传调控和玉米育种技术研究等。本文概括性地综述2020年我国科学家在玉米生物学研究领域取得的代表性研究成果。     

2016年度中国玉米生物学研究进展

近年来,我国在玉米生物学领域的研究水平不断提升,开始在国际主流学术期刊发表具有重要影响力的研究论文。2016年,我国在104个“SCI”收录的期刊发表研究论文338篇,其中,在5年平均影响因子超过5.0的期刊发表论文46篇。在玉米子粒发育遗传调控、玉米抗非生物胁迫基因挖掘和功能研究、玉米抗生物胁迫基因挖掘及功能分析、玉米重要农艺性状基因/QTLs发掘、玉米转录组蛋白质和代谢组研究、玉米栽培生理学研究以及玉米遗传育种新方法与新技术等方面取得了重要进展。     

2022年度中国玉米生物学研究进展

2022年我国玉米生物学研究快速发展,创新研究成果不断涌现。我国玉米生物学研究团队共在87个SCI或SCIE期刊上发表玉米生物学研究论文573篇,其中在国际高水平期刊发表论文88篇。本文概括性地综述2022年我国科学家在玉米生物学研究领域取得的代表性研究成果,涉及玉米组学、玉米子粒发育遗传调控、玉米穗部性状遗传调控、玉米株型相关性状遗传调控、玉米抗生物和非生物胁迫遗传调控、玉米养分利用遗传调控和玉米育种技术研究等方面的研究内容。     

2018年度中国玉米生物学研究进展

2018年我国玉米生物学研究取得了很大进展,在国内外学术期刊发表了一系列有重要影响的研究成果。在75个SCI收录期刊上发表玉米生物学相关研究论文282篇,其中,5年平均影响因子超过5.0的高水平期刊发表论文有63篇,比2017年的49篇增加了14篇。主要进展可以归纳为下7个方面,玉米基因组研究、玉米子粒发育遗传调控研究、玉米根遗传调控研究、玉米抗非生物胁迫遗传调控研究、玉米抗生物胁迫遗传调控研究、玉米开花期遗传调控研究和玉米育性遗传调控研究。