《农业资源中心在冬小麦抗旱品种鉴选指标和方法研究方面获进展》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2024-10-28
  •     冬小麦是重要的粮食作物之一。然而,气候变化导致世界范围冬小麦主产区变得更加干旱。抗旱作物品种的选育是应对干旱对作物生产影响的重要措施。提升作物抗旱性需要维持作物在有限供水下的生存和繁殖能力,更需要提升其收获籽粒产量的能力。针对大量遗传育种材料和品种,获取不同供水条件下的籽粒产量周期长、投入大,并受到年际生长环境变化影响。找到简单、准确、快速预测作物品种抗旱性的方法,能够提高作物抗旱品种选育的效率。

        中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心张喜英团队在2016年至2021年的5个冬小麦生育期,在中国科学院栾城农业生态系统试验站对10个冬小麦品种在严重缺水、中度缺水和正常供水3个供水水平下进行田间试验,并进行3个生长期的苗期温室控制试验,比较品种抗旱性鉴定结果。

        研究显示,在田间生长条件下,品种的抗旱节水特征受年型影响。通过单一指数或基于单个季节结果筛选的抗旱性存在差异。研究基于7个指标进行主成分分析和分级聚类分析,将10个品种分为4种干旱响应类型。籽粒产量水平田间生长条件下的抗旱性分类,与温室苗期生长条件下生物量抗旱分类高度一致。冬小麦品种在不同供水条件下的苗期生物量,可用于预测田间种植条件下的最终品种产量表现和水分利用特征。精确控制的温室盆栽试验可以放大不同小麦品种的用水特性以进行评估。气孔调控能力强的品种具有较高的抗旱性和生物量产量。在田间生长条件下,冠层温度较低、根系生长较深、根/冠比高、水分胁迫下气孔导度维持能力强,与作物品种抗旱性呈正相关关系。上述成果为不同生长条件下抗旱冬小麦品种的鉴选提供了参考方法和指标。

        相关研究成果以Water use characteristics and drought tolerant ability of different winter wheat cultivars assessed under whole growth circle and at seedling stage为题,在线发表在Agricultural Water Management上。研究工作得到国家重点研发计划和河北省相关项目的支持。

  • 原文来源:http://www.cas.cn/syky/202407/t20240722_5026615.shtml
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    •      构成蛋白质分子的氨基酸种类、数目以及排列顺序决定了蛋白质的多样性。而数百万年、数十亿年的自然选择过程形成了蛋白质的自然多样性。目前已知的功能蛋白质仅仅代表了自然界中蛋白质的一小部分。完整地复原功能蛋白质的自然多样性,不仅可以为探究天然蛋白质的进化过程奠定基础,还可以为蛋白质工程改造提供大规模数据库。然而传统的环境宏基因组方法,如压力筛选阳性克隆或通过设计引物从宏基因组中克隆目标基因,都不能大量获得自然界特定家族未知蛋白。近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心研究员李小方团队,通过基于序列的宏基因组学和功能基因组学技术,从全球不同生境挖掘到大量新颖铜抗性copA功能基因。该研究以Sequence-based Functional Metagenomics Reveals Novel Natural Diversity of Functioning CopA in Environmental Microbiomes为题发表在Genomics, Proteomics & Bioinformatics上。   蛋白质自然多样性的概念在进化生物学的研究以及蛋白质工程改造中起着至关重要的作用。例如,研究者广泛利用DNA定向RNA聚合酶β亚基(RpoB)和固氮酶铁蛋白(NifH)的自然多样性来研究微生物的系统发育,特别是那些不可以人工培养的微生物。在这项研究中,研究团队开发了基于序列的功能宏基因组学流程,通过结合宏基因组组装、本地BLAST、进化踪迹分析、化学合成以及传统功能基因组学技术,挖掘了全球微生物宏基因组数据中的铜抗性基因copA的多样性。此研究共收集了来自世界各地的87个宏基因组数据,从数亿蛋白序列中筛查到近100000条候选序列,进一步手工筛查获得175个高置信新颖copA基因序列。系统发育分析表明,几乎所有预测到的CopA蛋白都与已知CopA蛋白有近缘关系,其中55个序列来自完全未知的物种。通过化学合成10个预测copA基因和3个已知copA基因并转化铜敏感大肠杆菌,研究发现其中5个预测copA基因不仅提高了宿主的铜抗性,同时促进了宿主对铜的吸收。该研究不仅扩展了人们对环境微生物CopA功能多样性的认识,也为基因工程修复生物材料的开发提供了宝贵的基因资源。   相关研究工作得到国家自然科学基金面上项目和青年科学基金项目、河北自然科学基金杰出青年项目、国家重点研发计划项目的资助。
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