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  • 快讯 中国农科院中棉所研究成果在《自然?遗传学》在线发表——率先揭示栽培陆地棉地理分化和纤维品质改良的基因组学基础

    来源专题:转基因生物新品种培育
    编译者:王晶静
    发布时间:2021-04-22
    近日,中国农业科学院棉花研究所杜雄明研究员团队主导完成了“栽培陆地棉地理分化和纤维品质改良的基因组学基础”研究,在国际上首次发现了远缘杂交对陆地棉纤维品质改良的关键分子证据,证实了远缘杂交在棉花育种中的重要意义,为进一步深入解析陆地棉的适应性演化和提升棉花纤维品质奠定了重要的理论基础。相关研究成果以“The genomic basis of geographic differentiation and fiber improvement in cultivated cotton”为题于2021年4月15日在线发表在《自然·遗传学(Nature Genetics)》上。 据杜雄明研究员介绍,栽培陆地棉广泛种植于世界各地,是最重要的天然纤维来源,纤维品质直接决定了其经济价值。国内外棉花育种家开展了广泛的远缘杂交工作,将许多稀有的重要基因转移到栽培陆地棉中提高纤维品质,但并未对这些基因进行深入研究。本研究分析了超过3000份棉花种质资源,总计调查了近80000个纤维品质数据,全面剖析和评估了现存陆地棉种质资源中纤维品质相关的优异位点,并从远缘杂交渐渗系中鉴定到两个新的与纤维品质密切关联的优异等位变异,分别源自二倍体栽培种的亚洲棉(G. arboreum)和二倍体野生种瑟伯氏棉(G. thurberi),其中源自亚洲棉的优异等位变异对纤维长度和纤维强度的提升接近15%,拥有显著的纤维品质改良潜力。该研究结果不仅首次从基因组水平证实了育种史上远缘杂交对陆地棉纤维品质的贡献,而且为大幅度提高陆地棉纤维品质提供了理论依据和优质基因源,将有效地推动陆地棉分子育种进程。 本研究得到了十三五国家重点研发计划“棉花优异种质资源精准鉴定与创新利用(2016YFD0100203)”课题、国家自然科学基金和中国农业科学院创新工程等项目资助。中棉所何守朴副研究员为论文第一作者,共同第一作者还包括安阳工学院孙高飞副教授、我所耿晓丽助理研究员、龚文芳副研究员。中棉所杜雄明研究员为论文通讯作者。原文链接:https://www.nature.com/articles/s41588-021-00844-9 (原标题:中棉所研究成果在《自然•遗传学》在线发表——率先揭示栽培陆地棉地理分化和纤维品质改良的基因组学基础)
  • 快讯 中国农科院作科所利用多基因编辑技术获得一代聚合多个优异等位基因的小麦新种质

    来源专题:转基因生物新品种培育
    编译者:王晶静
    发布时间:2021-04-22
    近日,中国农业科学院作物科学研究所作物转基因及基因编辑技术与应用创新团队,利用CRISPR/Cas9介导的多基因编辑技术,在冬小麦品种郑麦7698中实现了同时靶向2个、3个、4个和5个基因的定点敲除编辑,一代实现了多个优异等位基因聚合,并通过胚拯救和后代分离,成功获得了无转基因、聚合多个优异等位基因的小麦新种质,为小麦和其它多倍体农作物开展多基因聚合育种提供了重要的技术支撑。相关研究成果于4月1日在线发表于《分子植物(Molecular Plant )》上。 小麦是世界上重要的粮食作物之一,其安全生产关系到我国乃至世界的粮食安全。在过去几十年里,随着绿色革命和育种技术的发展,我国小麦品种改良取得了辉煌成绩。但是,随着人口增长、全球气候变暖导致自然灾害频发、耕地逐年减少、化肥农药使用过度等导致生态环境恶化,小麦安全生产依然面临着巨大挑战。由于小麦的基因功能冗余和多倍体特性,利用常规育种方法,对多个基因控制的复杂农艺性状进行遗传改良,耗时费力、周期长、效率低。目前,CRISPR/Cas9系统介导的基因编辑技术,已广泛应用于农作物功能基因组学研究和作物遗传育种改良。但由于小麦为异源六倍体、基因组比较大且背景复杂,遗传转化效率相对较低,目前仍然缺乏高效的小麦多基因编辑体系。 在本研究中,利用CRISPR/Cas9系统和多顺反子tRNA自剪切体系,以目前黄淮麦区大面积推广种植的冬小麦品种郑麦7698为受体材料,开发了一种高效、通用的多基因编辑技术。以穗发芽抗性相关(TaQsd1)、氮吸收利用(TaARE1)、株型(TaNPT1、TaIPA1)、支链淀粉合成(TaSBEⅡa)和磷转运(TaSPDT )六个基因作为靶基因,分别构建同时靶向2个、3个、4个和5个基因组合的多基因编辑载体。该载体由水稻组成型启动子Actin驱动表达多个串联排列的tRNA-gRNAs单元,并且添加了具有增强转录本稳定性的PolyA结构和Nos终止子终止表达。将上述多基因编辑载体通过转化郑麦7698,获得了2、3、4、5个基因在15个基因组位点编辑的植株,最高编辑效率可达50%。进一步通过胚拯救和后代分离,在T1代中成功获得了无转基因、多个优异等位基因聚合的小麦新种质。小麦高效、通用多基因编辑体系的建立,将有助于促进小麦分子生物学研究和复杂性状形成的网络解析,定向创制小麦新种质,加速育种进程。 作科所在读硕士研究生罗金满为本文第一作者,夏兰琴研究员和马有志研究员为本文共同通讯作者。该研究得到国家重点研究发展计划、农科英才特支计划、中央公益性科研机构基金和创新工程等项目资助。原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.03.024 (原标题:作科所利用多基因编辑技术获得一代聚合多个优异等位基因的小麦新种质)
  • 快讯 先正达在巴西推出新型大豆杀菌剂Mitrion(苯并烯氟菌唑 + 丙硫菌唑)和Alade(苯并烯氟菌唑 +环丙唑醇 + 苯醚甲环唑)

    来源专题:农业立体污染防治
    编译者:季雪婧
    发布时间:2021-04-22
    近日,先正达推出了两款新型杀菌剂Mitrion(苯并烯氟菌唑 + 丙硫菌唑)和Alade(苯并烯氟菌唑 + 环丙唑醇+ 苯醚甲环唑),以应对尾孢菌病、靶斑病、炭疽病和大豆锈病等病害。这些病害近年来对大豆产量的影响日益加剧,可导致减产高达90%,每年造成数十亿美元的损失。巴西大豆种植面积接近4000万公顷的,病害是影响大豆生产力的主要因素之一。不同的农艺条件、种植品种的多样化以及越来越严重的病害形势对现有的技术带来了挑战,特别是由于农药产品成分的控制范围和效力有限,导致其在许多情况下无法全面控制病害。为应对这种情况,先正达将可持续农业的发展和更高水平的生产力作为优先考虑事项,在其产品组合中新增了两款根据独特的技术组合开发出的新型杀菌剂。这两款产品均可强效、稳定地控制大豆病害。Mitrion复配的两种有效成分作用模式各不相同但互为补充,对各类斑病(主要是target stain)和锈病具有卓越的控制效果。Alade复配三种有效成分,病害防治范围更广,功效更加稳定。 先正达杀菌剂负责人Marcos Queirós强调:“病害在农村的蔓延给农民造成了巨大损失。种植者对控制效果和创新的需求尚未得到满足,主要原因是满足不同农艺方案的技术过于稀少。有几种种植制度、种植时间和品种会直接影响田间病害的严重程度。”“这种情况需要转变。为此,我们推出了Mitrion和Alade来填补这一空白,通过对具有不同作用模式的高效有效成分进行独特组合,在病害防治方面进行创新,以确保在各种农艺条件下最大限度地发挥产品的控制功效,”他总结道。各种新技术在农业这一至关重要的领域争奇斗艳。根据巴西农业企业信息服务提供商Spark的一项调查,仅大豆杀菌剂市场就达28亿美元。这两款新产品将定位于高端市场,而该市场的潜力达16亿美元。 Mitrion复配Solatenol(苯并烯氟菌唑)和丙硫菌唑,是一款高性能强效杀菌剂。苯并烯氟菌唑的预防作用与丙硫菌唑的治疗作用相结合,使Mitrion兼具斑病和锈病控制功效。杀菌剂Alade复配三种有效成分的,三者共同最大程度地增强产品对病害的防治能力。Alade含有的Solatenol是一种高粘性、高渗透性甲酰胺,使产品具有重要的预防作用。此外,Alade复配了环丙唑醇和苯醚甲环唑这两种高选择性高效三唑类有效成分,使其兼具双重内吸作用。环丙唑醇因其流动性和锈病控制作用而与众不同,而苯醚甲环唑则专用于斑病控制。三种有效成分的协同作用使Alade成为市场上防治谱最广的杀菌剂,对炭疽病、尾孢菌病和白粉病的防治效果尤为稳定。“这两种产品制剂都将采用Empowered Control技术,使其具有更好的粘附性、扩散性和转移性。产品含有先正达已获得专利的专有助剂和表面活性剂,”Queirós强调。 这位负责人指出:新产品的使用必须与适当的管理策略相结合。“病害防治的成功需要最先进的策略与技术的结合。先正达建立在10项原则基础上的自觉管理(Conscious Management)基于良好的农艺实践、对种植模式和种植品种的理解、所掌握的产品及其特性的技术知识、按地区和适当的应用技术定制的建议,明晰地指明了我们的行动方向,即确保控制有效、分子寿命长、生产力水平高,”他解释道。先正达的新技术旨在实现更高效、平衡的生产,这是先正达的“可持续农业计划”中的主要承诺之一。该计划的目标之一是每年开发出至少两种新的颠覆性技术,帮助种植者应对气候变化。此外,到2025年,先正达在可持续农业上的投资将达20亿美元。
  • 快讯 凋落物对土壤有机碳与微生物功能多样性的影响

    来源专题:农业立体污染防治
    编译者:季雪婧
    发布时间:2021-04-22
    森林凋落物是影响土壤微生物群落和有机碳含量的重要因素,但其作用的程度和机制尚不清楚,研究该问题对于分析森林生态系统碳循环和资源管理具有重要意义。研究凋落物去除与添加处理下土壤有机碳含量与土壤微生物对碳源利用的差异,明确凋落物去除与添加对土壤微生物群落代谢功能及其多样性的影响,探究不同处理下SOC含量变化的土壤微生物群落代谢机理。选取承德市雾灵山1405-1435 m海拔范围内核桃楸-蒙古栎混交林的表层土壤,采用室内培养结合Biolog-ECO方法,测定了培养第21天的土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量及微生物群落的AWCD值、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、McIntosh均匀度指数、Pielou丰富度指数,分析培养期内凋落物的不同处理下SOC含量与微生物功能多样性的变化特征。结果表明:1)不同凋落物处理对SOC含量与土壤微生物群落多样性具有显著影响(P<0.05),DL > HL > NL > CK;2)不同凋落物处理下土壤微生物群落代谢活性和土壤微生物对碳源的利用程度具有显著差异(P<0.05),碳水化合物类和氨基酸类是土壤微生物的主要碳源;3)不同处理的SOC含量与土壤微生物多样性具有正相关关系。双倍凋落物添加在短期内对土壤微生物多样性影响难以达到显著水平且在一定程度上对土壤微生物的代谢活性具有抑制作用,土壤微生物群落功能多样性对SOC含量具有重要影响。
  • 快讯 喀斯特地区土壤温度变化特征及其与环境因子的关系

    来源专题:农业立体污染防治
    编译者:季雪婧
    发布时间:2021-04-22
    喀斯特地区土壤温度变化特征对研究该区土壤活性及小气候变化具有重要意义。为探明喀斯特地区土壤温度变化特征及其与环境因子的关系,以喀斯特高原峡谷区四种典型土地类型(花椒地、金银花地、火龙果地、荒地)为研究对象,采用土壤含水量监测系统(ECH2O)对各样地土壤温度变化进行连续定点监测,分析土壤温度的动态变化特征及其与环境因子的关系。结果表明:10 cm处土壤温度日变幅最大,土层越深日变幅越小;土壤温度日变幅为夏季较大,秋、冬季较小。火龙果地、金银花地土壤温度日变幅明显大于花椒地、荒地;随着土层加深,土壤温度日变化出现滞后现象;不同季节土壤温度均为火龙果地 > 荒地 > 花椒地 > 金银花地。夏季土层越深,土壤温度越低;秋、冬季土层越深,土壤温度越高;土壤垂直温度变异系数表现为冬季大于夏季。相关分析表明,土壤温度与气温、太阳辐射及土壤含水量均呈显著正相关(P<0.05),土壤温度变化与容重、孔隙度、土壤质地、有机碳等土壤理化性质相关性显著。花椒地土壤温度日变幅最小,与其较高的土壤含水量和总孔隙度、容重小、土壤持水性强密切相关。综上,花椒地对土壤温度的调节效果较好,因此,在喀斯特地区生态恢复的过程中,种植花椒能在一定程度上改善土壤性质,提升土壤肥力。本研究为喀斯特地区的生态恢复提供了科学依据,为植被生态效益评价提供一定参考。