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我國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜發(fā)表遺傳增益改良長(zhǎng)篇專論

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所 “玉米分子育種技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”首席科學(xué)家、國(guó)家“千人計(jì)劃”特聘專家徐云碧博士領(lǐng)銜的國(guó)際聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)3年努力，總結(jié)和發(fā)展了一系列改進(jìn)遺傳增益的分子育種理論、技術(shù)和方法，相關(guān)成果以長(zhǎng)篇評(píng)述的方式發(fā)表在牛津大學(xué)出版的《實(shí)驗(yàn)植物學(xué)雜志》。

聯(lián)合團(tuán)隊(duì)首先總結(jié)和評(píng)述了與遺傳增益改良相關(guān)的關(guān)鍵策略。采用誘變、基因定位和挖掘、轉(zhuǎn)基因和基因編輯在內(nèi)的分子和基因組學(xué)方法可以釋放和創(chuàng)造有利的遺傳變異。通過(guò)精細(xì)管理和精準(zhǔn)環(huán)境型鑒定，可以改善遺傳率的估計(jì)。通過(guò)提高基因型和表現(xiàn)型鑒定的規(guī)模和精度可以顯著提升選擇強(qiáng)度。采用分子標(biāo)記選擇和雙單倍體技術(shù)之類的綜合育種方法可以加速育種進(jìn)程，從而縮短育種周期。然后在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了挖掘和拓展遺傳變異、改進(jìn)遺傳率估計(jì)、提高選擇強(qiáng)度和縮短育種周期的相關(guān)分子育種策略。最后，將各類策略與其他廣泛應(yīng)用的常規(guī)育種程序整合起來(lái)，構(gòu)建了分子育種的綜合育種程序，并展望了遺傳增益改進(jìn)的新機(jī)會(huì)、倡導(dǎo)了高效育種流程、提出了廣義的遺傳增益概念。

近年來(lái)，“玉米分子育種技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”為建立和發(fā)展分子育種的理論和應(yīng)用體系開(kāi)展了卓有成效的研究，發(fā)展了基于種子DNA的基因型分析方法、連鎖-關(guān)聯(lián)分析聯(lián)合作圖法、選擇性混合樣品分析法、多雜種群體全基因組關(guān)聯(lián)分析法、全基因組選擇育種策略、玉米單倍型圖譜、高密度SNP芯片、環(huán)境型和環(huán)境型鑒定新概念等。其中環(huán)境型鑒定概念在國(guó)際上被看成為1990年以來(lái)與轉(zhuǎn)基因、基因組選擇和基因組編輯等技術(shù)并列、影響植物育種的幾大技術(shù)潮流之一。相關(guān)研究的進(jìn)展完善了分子育種時(shí)代遺傳增益改良的理論、方法和技術(shù)。

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院網(wǎng)）

我國(guó)研制出感知溫度的控釋農(nóng)藥

近日從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，該院成功研制出一種可自動(dòng)感知溫度來(lái)釋放有效成分的控釋農(nóng)藥，據(jù)測(cè)算能夠有效提高農(nóng)藥利用率30%，從而減少施藥頻次，降低農(nóng)藥引發(fā)的面源污染，相關(guān)成果已被美國(guó)《可持續(xù)化學(xué)與工程》接收發(fā)表。

溫度較高時(shí)也是病蟲(chóng)害高發(fā)時(shí)，通過(guò)溫度來(lái)控制農(nóng)藥釋放，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥釋放與病蟲(chóng)害發(fā)生同步，從而提高農(nóng)藥利用率。這種技術(shù)尤其適合大棚蔬菜的種植使用，由于農(nóng)藥利用率提高30%，能夠減少施藥頻次，而每噸農(nóng)藥的成本只需增加5%。

課題組通過(guò)凹凸棒土、碳酸氫銨等材料制備出一種復(fù)合納米材料，并以該材料為載體與除草劑復(fù)配研制出溫敏型控釋除草劑顆粒。該顆粒對(duì)于溫度具有較強(qiáng)的敏感性，可通過(guò)溫度有效調(diào)節(jié)顆粒中納米孔道數(shù)量，從而控制除草劑的釋放。

（中國(guó)農(nóng)業(yè)新聞網(wǎng)）

我國(guó)科學(xué)家揭示雙色百合花形成機(jī)理

近期，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所百合課題組揭示了雙色百合花形成的關(guān)鍵分子機(jī)理，將為花色的人工調(diào)控及分子改良提供理論依據(jù)。

雙色百合花是指在同一片花被片上顯現(xiàn)兩種不同的花色，與單色花相比具有更豐富的花色及其奇特的色彩變化，觀賞價(jià)值更高，有可能在吸引昆蟲(chóng)方面也更具效率。百合品種小飛碟雙色花被片發(fā)育的過(guò)程中，花被片下部逐漸由綠色變?yōu)樽霞t色，而上部由綠色變?yōu)榘咨?。這類百合雙色花形成的分子機(jī)理在花色研究領(lǐng)域鮮見(jiàn)報(bào)道。

該研究運(yùn)用代謝組學(xué)、比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)和分子生物學(xué)相結(jié)合的手段對(duì)雙色百合花形成的分子機(jī)理進(jìn)行了研究。雙色百合花的紫色部位的成色物質(zhì)主要成分為矢車菊素-3-蕓香糖苷。表達(dá)譜分析表明，花青素苷合成基因在花被片下部特異協(xié)同表達(dá)導(dǎo)致花青素苷特異地積累于花被片下部，而在花被片上部不表達(dá)。百合花被片中葉綠素含量逐漸下降的原因是，隨著花被片的發(fā)育，葉綠素合成相關(guān)結(jié)構(gòu)基因在花被片上下部的表達(dá)量均逐漸下降，而葉綠素降解相關(guān)結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)量迅速上升。通過(guò)分析，參與調(diào)控百合花被片中花青素苷合成通路以及葉綠素代謝通路的候選轉(zhuǎn)錄因子也得以鑒定。

（中國(guó)農(nóng)業(yè)新聞網(wǎng)）

科學(xué)家揭示小麥幼穗發(fā)育基因調(diào)控特點(diǎn)

近日，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所毛龍研究員領(lǐng)銜的作物生物信息與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，在小麥幼穗發(fā)育基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)成果于近日在線發(fā)表在國(guó)際植物學(xué)主流雜志《植物生理（Plant Physiology）》上。

科研團(tuán)隊(duì)利用生物信息手段，通過(guò)對(duì)小麥幼穗發(fā)育早期的轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，該過(guò)程中小麥基因表達(dá)活躍、表達(dá)模式多樣。根據(jù)基因表達(dá)的聚類分析及其特異階段的重要基因挖掘，發(fā)現(xiàn)了大量與幼穗發(fā)育相關(guān)的重要轉(zhuǎn)錄因子。其中，很多與模式植物如水稻的調(diào)控基因保守。該團(tuán)隊(duì)同時(shí)對(duì)小麥幼穗的小分子核糖核酸（RNA）進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)重要小分子RNA如miR159、miR167、miR319、miR396等高度表達(dá)，與其靶基因的表達(dá)模式協(xié)同，并能進(jìn)行有效切割、調(diào)控。為了證明他們的分析結(jié)果的可靠性，該團(tuán)隊(duì)對(duì)其中一個(gè)在小花發(fā)育期高表達(dá)的基因AGO1d進(jìn)行了突變體分析。該基因在花藥的絨粘層特異表達(dá)；突變后使小麥的可育花粉數(shù)目大大下降，嚴(yán)重影響后期的每穗籽粒數(shù)。這一工作表明，轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)的調(diào)控基因在小麥花序的發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。這些候選基因可為今后分子育種中開(kāi)發(fā)分子標(biāo)記和進(jìn)行遺傳操作提供重要的信息。

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院網(wǎng)）

利用作物競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行雜草管理

利用作物競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的方法進(jìn)行雜草管理，可以提高作物產(chǎn)量，是一種有效的方法，適用于大規(guī)模的農(nóng)業(yè)保護(hù)生產(chǎn)系統(tǒng)。有競(jìng)爭(zhēng)力的作物品種能夠更好的獲得營(yíng)養(yǎng)、水和光合空間。通過(guò)種植相互之間有競(jìng)爭(zhēng)力的作物種類或不同品種、增加種植密度、縮小種植行距、改變不同行向等方法，都可以增強(qiáng)作物之間的競(jìng)爭(zhēng)。這些方法已經(jīng)在澳大利亞進(jìn)行了廣泛應(yīng)用和驗(yàn)證，通過(guò)增加株高、提高干物質(zhì)積累，增加葉面積、增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收和根系生長(zhǎng)，以及化感作用，來(lái)減少雜草的生物量和繁殖力。

通過(guò)作物競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行雜草管理，對(duì)于減少對(duì)除草劑的依賴和打擊對(duì)除草劑的抗性，可能是一個(gè)可持續(xù)的方法，應(yīng)該加入雜草管理計(jì)劃，在更廣泛的地區(qū)進(jìn)行推廣和應(yīng)用。

（北京市農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)）

研究人員發(fā)現(xiàn)花生條紋病毒侵染寄主新機(jī)制

花生條紋病毒具有廣泛的寄主范圍，主要通過(guò)帶毒蚜蟲(chóng)以非持久性方式進(jìn)行傳播，可侵染茄科和豆科等經(jīng)濟(jì)作物，引起嚴(yán)重花葉、皺縮和斑駁等癥狀，直接造成產(chǎn)量損失和品質(zhì)的下降。研究人員以花生條紋病毒、馬鈴薯Y病毒O株系、花生和本氏煙（Nicotiana benthamiana）為主要研究材料，通過(guò)酵母三雜交、雙分子熒光互補(bǔ)（Bimolecular Fluorescence Complementation, BIFC）、重組病毒侵染性克?。╥nfectious cDNA）和病毒誘導(dǎo)基因沉默（Virusinduced gene silencing, VIGS）等技術(shù)，證實(shí)了花生條紋病毒兩個(gè)基因沉默抑制子Hc-Pro和Vpg蛋白，與寄主翻譯起始因子eIF4E和eIF4E（iso）共同互作形成蛋白復(fù)合體。該蛋白復(fù)合體的形成，有利于花生條紋病毒在寄主體內(nèi)侵染和復(fù)制。上述研究工作，揭示了花生條紋病毒的侵染機(jī)制，解析了其致病機(jī)理，為后續(xù)開(kāi)展馬鈴薯Y病毒屬病毒的隱性抗病基因篩選和病害有效防控奠定了理論基礎(chǔ)。

（基因農(nóng)業(yè)網(wǎng)）

華中農(nóng)大發(fā)現(xiàn)水稻精細(xì)調(diào)控干旱應(yīng)答新機(jī)制

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授熊立仲課題組的一項(xiàng)最新成果，揭示了水稻精細(xì)調(diào)控干旱應(yīng)答的新機(jī)制，該項(xiàng)研究對(duì)闡明植物抗旱分子機(jī)理和促進(jìn)植物抗旱遺傳改良具有重要意義，該成果近日在線發(fā)表于《植物細(xì)胞》。

脫落酸(ABA)是一種逆境響應(yīng)激素，在植物與逆境抗?fàn)幹衅鸬搅伺e足輕重的作用。該課題組前期鑒定了兩個(gè)同源的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子(OsbZIP23和OsbZIP46)在促進(jìn)ABA信號(hào)傳導(dǎo)和抗旱性方面的重要功能。

進(jìn)一步的研究揭示了水稻干旱應(yīng)答的一個(gè)精巧的調(diào)控模式：在遭遇干旱脅迫時(shí)，水稻大量誘導(dǎo)并激活正調(diào)控因子OsbZIP46，促進(jìn)干旱應(yīng)答;在干旱脅迫末期以及恢復(fù)期，負(fù)調(diào)控因子MODD的表達(dá)量增加并雙重抑制OsbZIP46的活性和穩(wěn)定性，從而減弱或消除干旱應(yīng)答并將其控制在合理程度，以實(shí)現(xiàn)干旱應(yīng)答與其他生理進(jìn)程的平衡。

該研究揭示了水稻通過(guò)精細(xì)調(diào)控正負(fù)調(diào)節(jié)因子之間的拮抗作用，來(lái)實(shí)現(xiàn)高效合理的干旱應(yīng)答的新機(jī)制，為后續(xù)水稻抗旱遺傳改良提供了新思路。

（中國(guó)科學(xué)報(bào)）