《中国农科院作科所发布“中豆芯”系列基因芯片,助力打好大豆种业翻身仗》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: 王晶静
  • 发布时间:2021-04-29
  • 2021年4月24日,中国农业科学院作物科学研究所与北京康普森生物技术有限公司联合召开了“中国植物基因组产业转化高峰论坛暨首届中国大豆产业链发展高峰论坛”。会上首次发布了作科所大豆优异基因资源发掘与利用创新团队和康普森公司合作研发的新一代大豆基因型鉴定芯片—“中豆芯”系列基因芯片,将在大豆科学问题解析和新品种培育等方面发挥重要作用。

    据介绍,“中豆芯”系列基因芯片是在2000余份大豆核心种质全基因组数据的基础上,选取代表性位点,纳入已克隆的重要性状功能基因和QTL位点等信息,经过3代更迭打磨而成“中豆芯”系列大豆基因芯片,可广泛应用于新基因发掘、分子进化分析、分子身份证构建、真假杂交种鉴定、定向改良育种、聚合育种、全基因组选择育种等领域。

    南京农业大学、国家大豆改良中心首席科学家盖钧镒院士在与会场连线中指出,作为大豆起源国,我国有3万余份大豆种质资源,数量在国际上居首位,但资源的利用率不到5%,还有巨大的开发潜力,“中豆芯”系列基因芯片,一方面可助力大豆研究工作者高效解析大豆的遗传信息,夯实大豆遗传机理的研究,另一方面能够帮助育种家快速选育满足市场需求的品种,提升大豆产业的竞争力。作科所与康普森的合作,升华了“育繁推一体化”的内涵,将生物技术创新深入产业应用。

    本次会议得到了各界专家的高度关注,来自大豆基础研究、育种应用、种业推广、农产品加工、创新消费产品应用、产业金融的百余名专家围绕 “中豆芯”系列产品的设计思路、应用案例、在大豆育种与产业化的应用前景等方面进行研讨,为有效应对新时期大豆产业的机遇与挑战,打好大豆“种业翻身仗”提供坚实动力。

    (原标题:作科所发布“中豆芯”系列基因芯片,助力打好大豆种业翻身仗)

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    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:王晶静
    • 发布时间:2021-06-15
    • 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系统阐述了子叶的开花诱导功能及其分子基础,揭示了子叶在早熟大豆品种适应高纬度长日照环境中的独特作用。5月28日,相关研究在《植物细胞和环境(Plant, Cell & Environment)》上在线发表。 据韩天富研究员介绍,大豆是典型的短日照植物,起源于中低纬度地区,然而近代以来,高纬度长日照地区却逐步成为北半球大豆的主要产区。已有的研究表明,E1-E4、GmPRRs等开花抑制基因突变导致叶片光周期敏感性降低是大豆生育期缩短、种植区域不断向高纬度地区推移的重要原因,但不同节位叶性器官在大豆光周期反应中的作用是否存在差异尚不明确。 该团队在利用嫁接技术研究大豆根冠关系的过程中,偶然发现当来自中国东北北部地区的极早熟品种做砧木时,尽管只保留子叶,仍可在长日照条件下促进晚熟品种接穗开花,而来自黄淮地区的中熟品种做砧木时则无此功能。考虑到在高纬度地区大豆苗期日照长、鼓粒期日照短的特殊情况,该团队提出了以下两种推测:(1)母体植株在短日条件形成开花刺激物质,转运、储存到尚处于“襁褓”期的幼嫩子叶中,进而呵护后代植株在长日照下早花早熟;(2)下一代植株出苗后,子叶迅速合成开花刺激物质,尽快启动生殖生长过程。该团队通过多项实验证明子叶的开花诱导效应是在出苗后产生的,而不是继承了亲代植株合成并储存于子叶中的开花刺激物质。子叶出土见光后,“成花素”编码基因GmFT2a迅速高水平表达,进而上调花分生组织特性基因GmAP1等下游基因的表达,是导致早熟大豆品种在长日下早花早熟的重要内在原因。根据上述研究结果,该研究提出了大豆通过幼苗子叶的开花诱导效应主动适应高纬度地区长日环境的“自立”模型。研究人员还通过去除子叶节以上茎节,创制了一种以子叶为主要光合和信号感受器官的“子叶植株”(下图),发现此类植株能够独立完成开花、结实的整个生命过程,并产生新的正常种子。通过培养条件的探索,建立了以“子叶植株”为基础的大豆及双子叶植物光周期反应机制研究的模式系统。该系统具有占用空间小、目标器官寿命长(子叶可存活3个月以上)、取样部位集中(子叶)、便于大规模操作和精准控制等优点,具有重要利用价值。该研究成果对高纬度长日照地区大豆等短日作物的早熟育种和栽培具有一定指导意义。 博士研究生许鑫为论文第一作者,韩天富研究员为通讯作者,作科所作物生物信息学及应用创新团队及中国农业大学赖锦盛教授也参加了此项研究。该研究得到国家重点研发计划、财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系及中国农业科学院农业科技创新工程的支持。论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.14120 (原标题:作科所揭示幼苗子叶助力早熟大豆适应高纬长日环境的分子机制)
  • 《中国农科院作科所揭示弱蓝光信号控制大豆赤霉素代谢和避荫反应的分子机制》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:王晶静
    • 发布时间:2021-03-17
    • 近期,中国农业科学院农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程作物生物信息学及应用创新团队研究揭示了大豆隐花色素介导弱蓝光信号调控赤霉素代谢和避荫反应的分子机制,并为扩大大豆适应范围及培育适合耐密抗倒高产大豆新品种提供了重要靶基因和育种新材料。相关研究成果于2020年11月27日在线发表于《分子植物(Molecular Plant)》上。 据刘斌研究员介绍,近年来,随着人民生活水平提高,我国对大豆的需求量急速攀升,供需矛盾日益突出。提高大豆产量成为保障国家粮食安全的迫切需求。密植和间套作是提高大豆单产和有效利用种植空间的重要手段。然而,植物之间的相互遮挡会引起周围光环境发生显著变化,导致大豆出现明显的避荫反应(徒长、倒伏、早衰以及抗病虫能力下降等),严重制约了两种栽培模式的推广应用。 该团队通过研究发现,低红光/远红光显著诱导大豆叶夹角变小以及叶柄伸长,而弱蓝光主要促进茎秆伸长,明确了遮荫导致的蓝光水平下降是导致大豆倒伏的主要因素之一。研究人员利用基因编辑技术对大豆基因组编码的7个蓝光受体隐花素(GmCRYs)基因进行了敲除,结果表明,大豆隐花色素单突变体没有明显表型,但其中四个基因同时发生突变形成的 Gmcry1s 即使在正常光照条件下也表现出明显的茎秆徒长,表明 GmCRY1s 基因功能冗余并共同介导了弱蓝光依赖的避荫反应。进一步研究证实,被蓝光激活的GmCRY1s通过上调大豆转录因子STF的水平促进赤霉素氧化酶基因表达,从而降低内源赤霉素的含量并抑制大豆茎秆的伸长;而在弱蓝光条件下则反之。该团队创制的GmCRY1过表达大豆,可显著提高大豆耐荫性,实现密植条件下产量的提高。该研究对充分解析光环境调节大豆生长发育的调控网络具有重要科学意义。 作科所吕向光博士为本论文的第一作者,刘斌研究员为通讯作者。吉林农业大学李海燕团队与东北农业大学陈庆山团队也参与了该项研究。本研究得到了到国家重点研发计划、国家转基因重大专项、中国农科院农业科技创新工程和国家自然科学基金项目的资助。全文链接:https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(20)30395-6。