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中国“大农业”里那些高科技

2019-12-31 09:05 主页 来源:未知
中国“大农业”里那些高科技

今年,我国“大农业”科研领域又诞生了诸多令人惊奇的发现,每一条都与我们息息相关。它们涵盖了观赏农业、林业、作物、医学等各个领域,包括睡莲、玉米、硅藻等进展。为了展现这些成就,本报特此就我国农业科学家今年发表的大部分重要论文进行梳理,以飨读者。
 
建立水稻无融合生殖体系
 
《自然—生物技术》
 
1月4日,中国水稻研究所研究员王克剑等在《自然—生物技术》上发表文章,利用基因编辑技术在杂交水稻中同时敲除4个水稻生殖相关基因,建立了水稻无融合生殖体系,得到杂交稻克隆种子,实现了杂合基因型固定。
 
研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在籼粳杂交稻品种“春优84”中同时敲除 PAIR1、REC8、OSD1 和 MTL 等4个内源基因,获得了可以发生无融合生殖的Fix材料。Fix 植株在营养生长阶段表现正常,但育性明显下降。通过细胞倍性检测,在其子代中获得了细胞倍性为二倍体且基因型与亲本完全一致的植株,这些F2代植株的表型也与其F1代杂交稻高度相似。
 
点评:无融合生殖是一种通过种子进行无性繁殖的生殖方式,可以随着世代更迭而不改变杂交品种的杂合基因型,从而实现杂种优势固定,有望给农业生产带来一次新的革命。
 
马铃薯自交衰退遗传机制解析
 
《自然—遗传学》
 
1月14日,《自然—遗传学》在线发表了云南师范大学马铃薯科学研究院与中国农业科学院农业基因组研究所共同完成的马铃薯自交衰退遗传机制解析成果。
 
研究人员开发了一套不依赖于亲本的基因分型方法。基于该方法,在3个群体中鉴定了15个极端偏分离的区域,暗示这些区域含有大效应的有害突变。结合表型分析,鉴定了5个纯合致死位点以及4个影响长势的位点。这些大效应的有害突变主要位于重组率比较高的区域,说明可以通过遗传重组将它们有效清除。
 
点评:本研究为二倍体马铃薯分子设计育种提供了理论基础,也为解析其他无性繁殖作物的自交衰退提供了借鉴。
 
水稻单碱基编辑系统脱靶效应
 
《科学》
 
2月28日,中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞研究组在植物中对BE3、HF1-BE3与ABE单碱基编辑系统的特异性进行了全基因组水平评估,首次在体内利用全基因组测序技术全面分析和比较了这三种单碱基编辑系统在基因组水平上的脱靶效应,相关成果发表于《科学》。
 
研究发现经过单碱基编辑系统处理后,基因组内的插入或删除突变的数量与对照组相比没有显著变化,但是BE3与HF1-BE3,无论是在有无sgRNA的情况下,均可在水稻基因组中造成大量的单核苷酸变异(SNVs),且大部分为C>T类型的碱基突变。
 
点评:该工作创新性地利用相似遗传背景的克隆植物及全基因组重测序解决了以前大量异质细胞序列分析的复杂性。
 
长绒“奢侈棉”形成遗传机制
 
《自然—遗传学》
 
3月18日,《自然—遗传学》在线发表了浙江大学教授张天真牵头的研究论文,报道了陆地棉和海岛棉的起源和种间分化的遗传机制,揭示了陆地棉广适性、长绒海岛棉优质的遗传基础。
 
研究组装出陆地棉遗传标准系TM-1和我国自育的海岛棉品种Hai7124染色体水平基因组,由此基因组完整性,尤其在重复序列富集的着丝粒区域组装完整性有了大幅提升。比较分析发现,特异基因表达、扩增和染色体结构变异是海陆驯化后分化的主要原因。
 
点评:该研究从基因组层面找到海岛棉与陆地棉的差异,对未来培育高产、纤维优良、适应性强的棉花新品种提供了有力的理论支持。