快捷搜索:  as

这一年,中国“大农业”里那些高科技。

今年,我国大年夜农业科研领域又出生了诸多令人惊奇的发明,每一条都与我们相互关注。它们涵盖了不雅赏农业、林业、作物、医学等各个领域,包括睡莲、玉米、硅藻等进展。为了展现这些成绩,本报特此就我国农业科学家今年颁发的大年夜部分紧张论文进行梳理,以飨读者。建立水稻无交融生殖体系《自然生物技巧》1月4日,中国水稻钻研所钻研员王克剑等在《自然生物技巧》上颁发文章,使用基因编辑技巧在杂交水稻中同时敲除4个水稻生殖相关基因,建立了水稻无交融生殖体系,获得杂交稻克隆种子,实现了杂合基因型固定。钻研职员使用CRISPR/Cas9基因编辑技巧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,得到了可以发生无交融生殖的Fix材料。Fix 植株在营养发展阶段体现正常,但育性显着下降。通过细胞倍性检测,在其子代中得到了细胞倍性为二倍体且基因型与亲本完全同等的植株,这些F2代植株的表型也与其F1代杂交稻高度相似。点评:无交融生殖是一种经由过程种子进行无性滋生的生殖要领,可以跟着世代更迭而不改变杂交品种的杂合基因型,从而实现杂种上风固定,有望给农业临盆带来一次新的革命。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41587-018-0003-0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》在线颁发了云南师范大年夜学马铃薯科学钻研院与中国农业科学院农业基因组钻研所合营完成的马铃薯自交衰退遗传机制解析成果。钻研职员开拓了一套不依附于亲本的基因分型措施。基于该措施,在3个群体中剖断了15个极度偏分离的区域,暗示这些区域含有大年夜效应的有害突变。结合表型阐发,剖断了5个纯合致逝世位点以及4个影响长势的位点。这些大年夜效应的有害突变主要位于重组率对照高的区域,阐明可以经由过程遗传重组将它们有效清除。点评:本钻研为二倍体马铃薯分子设计育种供给了理论根基,也为解析其他无性滋生作物的自交衰退供给了借鉴。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-018-0319-1  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钻研所钻研员高彩霞钻研组在植物中对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,首次在体内使用全基因组测序技巧周全阐发和对照了这三种单碱基编辑系统在基因组水平上的脱靶效应,相关成果颁发于《科学》。钻研发明颠末单碱基编辑系统处置惩罚后,基因组内的插入或删除突变的数量与对比组比拟没有显明变更,然则BE3与HF1-BE3,无论是在有无sgRNA的环境下,均可在水稻基因组中造成大年夜量的单核苷酸变异(SNVs),且大年夜部分为C>T类型的碱基突变。点评:该事情立异性地使用相似遗传背景的克隆植物及全基因组重测序办理了曩昔大年夜量异质细胞序列阐发的繁杂性。相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aaw7166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》在线颁发了浙江大年夜学教授张无邪牵头的钻研论文,报道了陆地棉和海岛棉的起源和种间分解的遗传机制,揭示了陆地棉广适性、长绒海岛棉优质的遗传根基。钻研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,由此基因组完备性,尤其在重复序列富集的着丝粒区域组装完备性有了大年夜幅提升。对照阐发发明,特异基因表达、扩增和染色体布局变异是海陆驯化后分解的主要缘故原由。点评:该钻研从基因组层面找到海岛棉与陆地棉的差异,对未来培植高产、纤维精良、适应性强的棉花新品种供给了有力的理论支持。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-019-0371-5RNA为模板首次实现植物同源重组修复《自然生物技巧》3月18日,中国农业科学院作物科学钻研所等机构的钻研职员,应用RNA作为同源重组修复的模板,并分手使用核酶自切割和具有RNA/DNA双重切割能力的基因编辑系统,得到后代无转基因因素的抗ALS抑制剂类除草剂水稻植株。该钻研在植物中首次使用RNA作为同源重组修复模板,开辟了使用植物RNA作为同源供体模板进行同源修复的新思路。与平日应用的DNA模板不合,RNA模板可以在体内经由过程植物自身的转录系统持续孕育发生,为同源重组修复供给更多的模板。点评:本钻研有望办理今朝植物同源重组频率低下的难题,加速经由过程基因编辑技巧,精准改善农作物紧张农艺性状,进而定向创制农作物新种质的育种进程。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41587-019-0065-7水稻亚种与根系微生物组互作关系《自然生物技巧》4月29日,《自然生物技巧》在线颁发了中国科学院遗传与发育生物学钻研所钻研员白洋、储成才课题组相助的钻研论文,揭示了水稻亚种间根系微生物组与其氮肥使用效率的关系,证清楚明了NRT1.1B(水稻肽转运蛋白家族的成员之一)在调控水稻根系微生物组的关键感化。钻研经由过程对照田间发展的68个籼稻和27个粳稻品种,发明籼稻和粳稻形成了截然不合的根系微生物组。经由过程遗传学实验,发明NRT1.1B的缺掉和自然变异显明影响水稻根系微生物组。点评:该成果为钻研根系微生物组与水稻互作及功能奠定了紧张根基,也为利用有益微生物、削减氮肥的施用供给了参考。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41587-019-0104-4质量最高热带玉米参考基因组《自然遗传学》5月31日,华中农业大年夜学教授严建兵团队在《自然遗传学》颁发文章,公布了迄今为止质量最高的热带玉米参考基因组,并公布了首份玉米布局变异图谱,结合这些信息首次克隆到影响籽粒重量自然变异的关键基因。钻研职员使用ZHENG58和热带小粒玉米品种SK构建的重组自交系群体,定位到了一个同时节制粒型和粒重的位点及其所在的基因ZmBAM1d,该基因正向调控玉米粒重。他们进一步将SK和B73的ZmBAM1d 基因区域进行对照,发清楚明了与粒重表型直接相关的布局变异。点评:本发明对热带玉米上风抗逆性状的遗传学钻研意义重大年夜,是玉米上风农艺性状相关基因获得更充分掘客的需要条件。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-019-0427-6找到抵抗小麦癌症关键基因《自然遗传学》6月10日,南京农业大年夜学教授马正强团队在《自然遗传学》上颁发论文,经由过程图位克隆的要领,找到了抵抗小麦癌症赤霉病的关键基因Fhb1。Fhb1是小麦中今朝已知的最紧张抗赤霉病QTL,具有最强的抗扩展效应,还可低落籽粒中真菌毒素积累。将其导入到中感或高感赤霉病小麦品种中,抗赤霉病扩展能力的前进幅度达76%。点评:本钻研为进一步揭示小麦抗赤霉病的分子机制奠定了紧张根基。Fhb1基因将大年夜大年夜前进小麦抗赤霉病育种效率,在其他植物中使用该基因也有可能前进抗病能力。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-019-0426-7驯鹿适应北极情况分子机制《科学》6月21日,西北工业大年夜学教授王文、邱强及中国农业科学院特产钻研所副钻研员李志鹏等联合国内外钻研团队,揭示了驯鹿适应北极情况的分子机制。相关成果颁发于《科学》。钻研职员发明驯鹿的节律通路中的核心调控基因(PER2)发生了特异性突变,导致PER2基因与另一个节律核心基因无法结合。这让驯鹿丢掉了日夜节律分子钟,从而能适应北极极昼和极夜的情况。钻研还发明驯鹿维生素D代谢通路中的两个关键基因,使得驯鹿对钙的接受能力大年夜大年夜增强。点评:这些结果让人们对极地动物的适应性有了更周全、深入的懂得,为维生素D对钙沉积影响、生物钟调控治疗人类就寝障碍等一些人类康健问题的办理供给了紧张线索。相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aav6312反刍动物的起源与进化《科学》6月21日,西北工业大年夜学、中国科学院昆明动物钻研所等在《科学》在线发文,对44种反刍动物的基因组进行了从头组装,代表了超过所有六个家族的36个属。结合五个先前颁发的bovid基因组、两个已颁发的cervid基因组,以及近来更新的化石信息,该钻研构建了该组的光阴校准系统发育树,阐发了物各种群历史,并钻研了这些物种基因组进化。点评:该钻研结果不仅为懂得这一紧张哺乳动物群体的起源和进化及其特殊性状供给了数据,而且还具有将反刍家畜基因组资本置于进化背景和保护反刍动物生物多样性的意义。相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aav6202解码植物感应盐钳制旌旗灯号机理《自然》7月31日,《自然》在线颁发了深圳大年夜学教授胡章立、杜克大年夜学裴真明课题组的相助论文。该钻研首次发清楚明了植物盐受体糖基肌醇磷酸神经酰胺(GIPC),并揭示了其感化机制。钻研从探求植物细胞感知盐钳制的受体基因启程,解码了植物感应盐钳制旌旗灯号的分子机理,对进一步揭示植物适应举世情况变更的心理生态效应及分子机制具有重大年夜的理论意义与利用代价。点评:在举世及我国耕地盐碱化面积增添导致粮食严重减产以及植物生态退化的现状下,该钻研对培植抗盐农作物有极其广泛的利用前景,有利于提升我国的粮食和生态安然。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1449-z首次说明硅藻超级捕光布局《科学》8月2日,《科学》杂志在线颁发了来自中国科学院植物钻研所沈建仁、匡廷云团队与清华大年夜学隋森芳团队相助成果。该钻研使用单颗粒冷冻电镜技巧解析了一种中间纲硅藻Chaetoceros gracilis的PSII-FCPII超级复合体的3.0埃分辨率的三维布局,这也是国际上首次报道硅藻光系统捕光天线超级复合体的布局。点评:本钻研为说明硅藻PSII-FCPII超级复合体中独特的光能捕获、通报和转化以及高效的光保护机制供给了紧张根基,为后续指示设计新型作物、前进作物的捕光和光保护效率供给了新思路。相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aax4406定位让玉米更紧凑的基因《科学》8月16日,《科学》在线颁发了中国农业大年夜学教授田丰课题组的钻研成果。该钻研发明两个主效QTL-UPA1和UPA2分手是介入油菜素内酯(BR)合成道路的基因brd1和具有比玉米叶片发育基因DRL1更强的结合能力。点评:该钻研从玉米野生先人种大年夜刍草中克隆了节制玉米紧凑株型、密植增产的关键基因,建立了玉米紧凑株型的分子调控收集,为玉米抱负株型分子育种、培植密植高产品种供给了理论和实践根基。相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aax5482绘制菠萝驯化基因组图谱《自然遗传学》9月30日,福建农林大年夜学教授明瑞光团队在高质量菠萝基因组与菠萝驯化机制钻研方面取得进展。相关论文颁发于《自然遗传学》。钻研职员证实菠萝驯化历程是有性生殖和一步到位合营起感化的。这是首次用大年夜规模基因组序列数据来验证一步到位假说。点评:该发明在观点上是全新的,并为若何钻研有性和无性生殖历程对付无性滋生作物家驯化的感化供给典型,为利用基因组选择快速驯化无性滋生作物供给了理论依据。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-019-0506-8新机制偷袭玉米纹枯病《自然遗传学》9月30日,《自然遗传学》在线颁发了山东农业大年夜学教授储昭辉、华中农业大年夜学教授严建兵课题组的钻研成果。他们从玉米中克隆了针对纹枯病的抗病基因,并揭示了该基因产物经由过程调控细胞壁紧张组分木质素合成而增强植物抗病性的新机制。科研团队发明ZmFBL41基因与抗性的关联最为显明。在ZmFBL41基因内部两个关键氨基酸变异后,木质素可源源赓续填补细胞壁,从而增强植物自身的抗病性。点评:该钻研不仅实现了对纹枯病抗性资本的筛选、抗病基因的剖断与克隆,而且阐释了植物对逝世体营养型病害抗性的全新分子机制。其成果能较快地借鉴到其他作物上。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-019-0503-y非洲猪瘟病毒布局现身《科学》10月17日,中国科学院生物物理钻研所钻研员饶子和、王祥喜及中国农业科学院哈尔滨兽医钻研所钻研员步志高解析了非洲猪瘟病毒(ASFV)衣壳布局,为非洲猪瘟疫苗开拓开辟了新道路。相关成果颁发于《科学》。该钻研应用优化的图像重修策略,解析了高达4.1埃的ASFV衣壳布局,包括一个主要(p72)和四个次要的衣壳蛋白质(M1249L、p17、p49和H240R),并被组织为pentasymmetrons。点评:这些布局细节揭示了衣壳稳定性和组装的根基,为非洲猪瘟疫苗开拓开辟了新道路。相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aaz1439植物基因组与物种进化《自然》10月23日,由华大年夜基因领衔的千莳植物转录组计划(1KP)同盟在《自然》在线颁发了植物物种进化钻研成果。来自天下各地的近200名植物科学家组成的国际同盟,历时9年光阴,钻研宣布了1178莳植物转录组测序成果,这些植物超过了绿色植物的多样性,包括绿色植物、青藻、红藻(Rhodophyta)以及31莳植物基因组。点评:该钻研为反省绿色植物的进化供给了一个强大年夜的系统生物学框架。高质量植物基因组序列的可用性赓续前进以及功能基因组学的进步,使人们能够在全部生命之树长进行基因组进化的钻研。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1693-2能量转化阀门真实布局《自然》10月23日,中国农业科学院生物技巧钻研所钻研员程奇等联合国内皮毛关单位在《自然》在线颁发叶绿素生物合成关键酶三维布局解析论文。该成果首次解析了叶绿素生物合成关键酶光依附型原叶绿素酸酯氧化还原酶(LPOR)的三维晶体布局,揭开了光相助用最终能量滥觞的生物学转化阀门真实布局。点评:这项钻研填补了近一百年来光相助用道路中叶绿素生物合成关键酶的三维布局的空缺,为植物若何使用光能驱动酶催化供给了紧张信息,也为定量的能量转化反映精细谋略阐发铺平了蹊径。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1685-2甜蜜基因进化殊途同归《自然遗传学》11月2日,《自然遗传学》在线颁发了两项由中国农业科学院领衔的瓜类作物基因组钻研成果。科研团队分手构建出甜瓜和西瓜的全基因组变异图谱,揭示了其驯化历史族谱。钻研团队构建了天下首个甜瓜全基因组变异图谱,勾勒出甜瓜繁杂的驯化历史。甜瓜可能发生过3次自力的驯化事故,都导致野生甜瓜掉去苦味和酸味并得到了甜味。另一支团队完成了高质量的西瓜基因组序列图谱,首次明确了西瓜7个种之间的进化关系,并发明野生黏籽西瓜是与今世栽培西瓜亲缘关系近来的种群,也发清楚明了使用野生西瓜进行抗性改善的基因组痕迹。点评:甜瓜西瓜驯化历史的揭示和相关基因位点的发明,将为甜瓜西瓜生物学钻研和分子育种遗传改善供给新的对象和数据支撑。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-019-0522-8https://doi.org/10.1038/s41588-019-0518-4土传病害噬菌体疗法的微生态机制《自然生物技巧》12月2日,南京农业大年夜学教授沈其荣团队在使用噬菌体定向调控土壤菌群防控土传青枯病领域取得进展,成果颁发于《自然生物技巧》。钻研注解,噬菌体不仅可以专性猎杀和精准靶向土传青枯病的病原菌,低落其生计竞争能力,还能从新调剂根际土壤菌群布局,规复群落多样性,增添群落中拮抗有益菌的丰度。点评:本钻研将为利用推广噬菌体疗法作为精准靶控、生态安然的土传病害防治步伐供给紧张的理论依据。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41587-019-0328-3新算法将基因测序速率提升5倍《自然措施学》12月10日,中国农业科学院农业基因组钻研所阮珏团队在《自然措施学》上颁发第三代测序数据组装算法wtdbg。该算法极大年夜地前进了三代基因测序数据的阐发效率。实验证明,与2019年4月1日颁发在《自然生物技巧》上的Flye算法比拟,该算法阐发速率提升了5倍,并首次将测序数据阐发光阴低落到少于测序数据产出光阴,同时实现了相称的继续性和准确性。它代表了算法上的重大年夜进步,并为将来群体规模的组装阐发铺平蹊径。点评:基因组学技巧飞速进步既源于测序技巧的成长,也依附于数据阐发技巧的前进。wtdbg和即将推出的对象可能会从根本上改变当前测序数据阐发的实践。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41592-019-0669-3睡莲花开色喷鼻全《自然》12月19日,《自然》在线颁发了福建农林大年夜学教授张亮生及相助者关于蓝星睡莲的钻研成果。作者揭示了蓝星睡莲的高质量基因组,并经由过程系统发育组阐发显示睡莲和无油樟属于早期被子植物类群,支持无油樟是最早的被子植物类群。钻研发明睡莲的ABC基因在各个花器官中具有广泛的表达谱,注解早期被子植物的ABC基因可能具有广泛的表达,只是在单子叶和核心双子叶中严格表达,是后期进化出来的。该钻研还推想了睡莲花色和花喷鼻的合成道路基因。点评:该钻研对园艺植物分子育种等利器具有紧张参考代价,蓝色花瓣的合成关键基因的发明可以作为培植蓝色花瓣花卉的候选基因。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1852-5构建通俗菜豆核心种质《自然遗传学》12月23日,中国农业科学院作物科学钻研所等单位在《自然遗传学》颁发论文,对来自19个国家的683份通俗菜豆资本的全基因组进行重测序,并开展主要农艺性状的表型剖断,明确了通俗菜豆种质资本的遗传多样性和群体布局特征。该钻研继续3年分手在4个地点开展基础农艺性状、产量性状、病虫害、籽粒特点等20余个表型的精准剖断。同时,对核心种质进行了全基因组重测序,阐发了通俗菜豆种质资本的基因组变异,构建了首张包孕480万个单核苷酸多态性的高密度、正确的单倍型图谱。点评:该钻研为通俗菜豆的基因发掘与遗传改善钻研供给了海量的表型数据和基因型数据,匆匆进了通俗菜豆育种水平的跃升,推动了全基因组选择育种的成长。相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41588-019-0546-0滥觞:食物资讯中间

您可能还会对下面的文章感兴趣: