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[前沿资讯] 华中农业大学研究团队揭示钾营养通过调控叶片超微结构协调作物叶面积和光合速率同步增加的机制 进入全文

BioArt植物公众号

华中农业大学作物养分管理研究团队揭示了钾营养通过调控叶片超微结构协调作物叶面积和光合速率同步增加的机制。钾是植物生长所必需的大量元素之一,作物生长发育需钾量大,油菜对缺钾敏感,生产中缺钾胁迫可导致油菜籽减产10-20%。研究团队通过多年的田间观测发现:缺钾过程中油菜叶面积和光合能力呈现不同步变化,即在缺钾胁迫初期,油菜叶面积首先降低,而此时的叶片光合能力无明显变化;随着缺钾胁迫问题加重,叶片光合能力随之显著降低,最终呈现出叶缘焦枯的典型缺钾症状。研究团队从叶肉细胞形貌和光合能力两方面分析发现,在缺钾早期,叶肉细胞形貌并无变化,但由于油菜叶片变厚,叶肉细胞纵向方向上面积增加限制了横向的变化,从而导致叶面积扩张受阻。随着叶片生长,缺钾胁迫下叶肉细胞扩增提前,细胞膨大挤压导致细胞空隙降低,叶肉细胞和叶绿体面向细胞空隙的面积降低,叶肉导度显著降低。同时由于缺钾胁迫进一步增加,叶绿体加速解体,相邻叶绿体之间的距离增加,叶绿体面向细胞空隙的面积大幅度降低,增加了CO2的叶肉传输阻力,最终影响叶片光合速率。钾以离子形态存在于植物体内,其在液泡、细胞质和叶绿体中的再分配引起了缺钾时叶肉细胞面积变化早于叶绿体形貌的变化的情况,从而使得叶面积的降低先于光合速率的改变。

[前沿资讯] 科学家提出农作物精准基因编辑发展策略 进入全文

基因农业网

4月27日,《分子植物》在线发表中国农业科学院作物科学研究所转基因及基因编辑技术与应用创新团队的观点文章。该文综述了迄今为止报道的植物基因组精准编辑策略,阐述了最新精准基因编辑技术—引导编辑系统的基本原理,介绍了该系统在植物中的相关应用,并重点讨论了未来实现农作物高效精准基因编辑的可能研究方向与策略。论文通讯作者夏兰琴研究员介绍,对重要农作物基因组进行定点修饰,包括关键基因的定点敲除、等位基因替换以及外源基因的定点整合等,将有助于重要农艺性状的功能基因鉴定、复杂农艺性状的调控网络解析和新种质创制,对加快农作物遗传改良进程具有重要意义。近年来,CRISPR/Cas 介导的植物基因组定点编辑、单碱基替换和同源重组体系的建立和利用,在农作物基因功能研究和精准育种中发挥了重要作用,展现了广阔的发展潜力和应用前景。该文为农作物精准基因编辑提出了以下发展策略:优化具有引导编辑作用的pegRNA的设计,包括引物初始结合位点和逆转录本长度优化,以及第二切口的位置和时间等参数优化,以提高精准编辑效率;优化表达载体系统,包括强启动子的选择及增加核定位信号数目,提高精准编辑效率; RNA转录本介导的同源重组修复策略与Cas和逆转录酶融合基因结合,扩展精准插入和缺失的片段长度;单个转录本策略,简化载体设计,避免使用多个启动子和终止子元件,造成基因沉默等;CRISPR/蛋白复合体,快速获得无转基因精准编辑新材料;SpCas9-NG、ScCas9、SaCas9等拓展PAM识别位点的核酸酶应用,扩展引导编辑器的精准编辑范围。

[前沿资讯] 科学家构建大豆单碱基替换基因编辑技术体系 进入全文

中国农业科学院

近日,中国农业科学院作物科学研究所大豆育种技术创新与新品种选育创新团队,利用改造后的CRISPR基因组编辑系统,率先实现了大豆基因的单碱基替换,并获得了表型稳定的纯合突变系。该研究是大豆单碱基替换研究工作的首例报道,为精准修饰和利用单核苷酸多态性(SNP)改良大豆农艺性状提供了新技术、新方法。相关研究成果在线发表在《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》上。据侯文胜研究员介绍,作为一种简单有效的基因组编辑工具,CRISPR已在多种重要作物中实现了基因定点敲除、等位基因单碱基替换和外源DNA片段定点整合,但在大豆中的成功实践还很少见。该研究通过组合Cas9n切口酶、大鼠胞苷脱氨酶和尿嘧啶糖基化酶抑制剂,建立了大豆单碱基编辑技术体系,并成功实现了大豆开花调控关键基因GmFT2a和GmFT4的单碱基定向替换,效率分别为18.2%和6.0%。在GmFT2a靶位点实现了C→T和C→G两种类型的单碱基替换、在GmFT4靶位点实现了C→G单碱基替换。单碱基替换突变可稳定遗传,筛选获得的GmFT2a单碱基替换纯合突变系,在16小时光照/8小时黑暗和12小时光照/12小时黑暗的2种日照条件下均表现出晚花表型。这是该团队利用CRISPR基因组编辑系统率先实现大豆基因定点敲除、DNA区段删除、多基因突变后,在大豆基因组编辑技术应用中取得的新进展,进一步拓展了大豆基因组编辑工具应用范围和农艺性状改良手段。

[前沿资讯] 美国科学家团队开发出适应于CRISPR/Cas13 系统的 guide RNA设计体 进入全文

农业农村部

美国科学家团队开发出适应于CRISPR/Cas13 系统的 guide RNA设计体系,研究成果于2020年3月16日在《自然·生物技术》上在线发表。研究表明,gRNA存在保证其靶向活性的核心区域,其中心位于相对于gRNA 5’端第18个核苷酸,并发现当错配位于靶标位点U碱基时,对敲除效率影响较大。另外,研究人员将重点放在靶向外显子的gRNA设计和敲除能力预测上,并创建了精确度更高的预测新模型(RFcombined模型)。该研究为CRISPR/Cas13d执行了一系列筛选,并为最佳的gRNA设计定义了规则,提供了Cas13靶向性的详细描述和高活性gRNAs的预测模型,为大规模进行RNA靶向筛选的设计提供了有价值的平台。

[前沿资讯] 农业农村部将不再受理和批准仅用于水稻恶苗病或立枯病的精甲霜灵混配制剂的登记申请 进入全文

世界农化网

4月29日,农业农村部发布第275号公告称,为规范含精甲霜灵混配制剂的农药产品登记,根据全国农药登记评审委员会意见,在专家组论证的基础上,决定对仅登记为防治水稻恶苗病或立枯病的用于种子处理或苗床喷雾的含精甲霜灵混配制剂采取以下措施:一是自本公告发布之日起,不再受理仅用于水稻恶苗病或立枯病的精甲霜灵混配制剂的登记申请。二是自本公告发布之日起,不再批准仅用于水稻恶苗病或立枯病的精甲霜灵混配制剂的登记申请。三是对已取得登记的此类产品,登记证持有人可按照精甲霜灵有效防治的靶标对象(由腐霉菌或绵霉菌等引起的水稻相关病害),申请扩大使用范围登记。于2021年6月30日前,提交1年4地田间药效试验报告,其他资料应符合《农药登记资料要求》的规定。未在规定时间提交申请的,不再保留该产品在水稻恶苗病、立枯病登记使用范围,注销该产品在水稻上的登记。

[前沿资讯] 玉米“育种选择指纹”首获解析 进入全文

基因农业网

中国农业科学院生物技术研究所、华南农业大学、北京大学等单位的合作研究成果。他们利用基因组学研究手段系统解析了国内外现代玉米选育过程中的“育种选择指纹”,阐明了近几十年来中美两国玉米育种的遗传改良规律。他们花1年半时间,从种质资源库和中外育种学家手中搜集了350份玉米育种材料。其中,美国材料分早期公共自交系和Ex-PVP自交系两个时期,中国材料分1960s-1970s、1980s-1990s、2000s-2010s三个时期。“我们的金标准是,这些亲本育种材料曾培育出代表性的大面积推广的品种,在现代育种历程中真正发挥过作用。”

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