转基因技术
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    包括肯塔基大学(英国)的植物病理学家在内的研究人员发现了小麦瘟病这一毁灭性疾病的一个重要环节。北美洲的小麦没有受到小麦瘟病的影响,但2011年英国的研究人员在肯塔基普林斯顿的英国研究和教育中心的一个研究试验区发现了一个染病的小麦穗头。2016年小麦瘟病流行于孟加拉,今年又一次席卷全球。

    英国植物病理学系进行的研究显示,2011年收集到的病原体与南美小麦瘟病有着不同的遗传特性。这与美国一年生黑麦草和高羊茅的菌株密切相关,表明2011年事件是由禾本科牧草向小麦的“寄主跳跃”引起的。该研究小组还发现,孟加拉国2016年爆发的传染病很可能是通过引进南美真菌菌株而引起的。
    英国植物病理学家Mark Farman与来自日本的合作者一起发现了2011年小麦温病经历了一个关键的基因突变,该基因编码的蛋白质通常被认为是小麦品种具有抗病蛋白的关键。这种突变破坏了“良好”的蛋白质,使真菌通过避免识别来逃避小麦的抗性反应。这些信息将有助于刺激作物品种的发展与更持久的抗病性,”Farman说。

    想了解更多信息,请阅读肯塔基大学新闻。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:0
  • 摘要:

    CRISPR Cas9 系统依靠 RNA 向导(gRNA) 来确定其目标。通过共同表达多个 gRNAs,CRISPR Cas9 系统可以执行多个基因编辑任务。宾夕法尼亚州立大学的研究团队通过CRISPR 编辑的基因突变体,分别确定了水稻基因 MPK1 和 MPK6,同系物的拟南芥基因 AtMPK6 和 AtMPK4,这些基因是水稻发育中重要的基因。

    研究小组发现,MPK1 基因突变的敲除会导致水稻严重萎缩和不育,杂合子父母基因MPK1种子胚胎发育有缺陷,同时,mpk6 杂合突变体植株未能培育出纯合子 mpk6 种子。这些调查结果均证明 MPK 基因在水稻胚胎发育中的重要性。然而,不同于拟南芥 MPK 基因,拟南芥的基因可以被关闭,对作物表型没有明显的影响,水稻个体MPK基因的敲除对胚胎有致命的影响。 这项研究揭示了 MPK1 和 MPK6 在水稻生长发育的重要性。它使未来的每个 MPK 基因的功能研究更为具体。予了解这项研究更为详细的信息,请阅读植物杂志上的这篇文章。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:80
  • 摘要:

    由特拉维夫大学的Assaf Distelfeld博士领导的全球研究小组发表了首个野生二粒小麦基因组,这类小麦是世界上几乎所有驯化小麦(硬粒小麦和面包小麦)的原始形态。该研究小组与世界各地的研究人员和科学家一起,创建了一个“时间隧道”,用于检验农业起源之前的小麦品种。这些新的资源使该团队得以识别早期的人类在驯化小麦时控制小麦主要性状的大量基因。这些基因将用于未来的小麦育种工作。

    该团队已经收集到了野生二粒小麦的14条染色体中发现的非常庞大和复杂的基因组,并首次序列折叠成一个精致的秩序。Distelfeld博士总结道,“我们现在有工具来直接研究作物并且可以比之前更有效地应用我们的研究发现。”

    欲了解更多详情,请阅读特拉维夫大学新闻。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:334
  • 摘要:

    密歇根州立大学的宋国庆研究了DDF1基因在蓝莓中的过表达。研究发现,VcDDF1基因的过表达会增强四倍体蓝莓个体的耐寒性,但不会对植株大小和花期造成显著的改变。同时,分析研究了转基因与非转基因的蓝莓在低温应答、花期、Della蛋白以及植物激素方面的差异表达基因。

    研究结果表明,蓝莓耐寒性能的提升,与冷调控基因和乙烯传导途径基因的表达有关。而由于基因VcDDF1-OX对DELLA蛋白质合成、花期以及其他植物激素基因表达的调控影响甚微,因此蓝莓植株的大小、休眠期以及花期均无太大改变。此外,在植物生长素和细胞分裂素的合成途径中的差异性表达基因也同样显示出基因过表达对植物耐旱性和耐盐性能力的改变。

    因此,VcDDF1基因以及其同源基因的过表达可作为提高木本植物耐寒性的一种新方法。

    为获取更多研究信息,请参阅 BMC Plant Biology。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:451
  • 摘要:

    中国生物信息网编译报道默克首个CRISPR专利获得澳大利亚专利局批准。该专利涉及染色体整合,或切割真核细胞染色体序列并采用CRISPR将外部或捐赠者DNA序列植入真核细胞。

    该专利是基因组编辑领导者默克在CRISPR技术方面获得的首个专利。此专利涉及染色体整合,或切割真核细胞(例如哺乳动物和植物细胞)染色体序列并采用CRISPR将外部或捐赠者DNA序列植入真核细胞。

    默克执行委员会成员兼生命科学首席执行官吴博达(Udit Batra)表示:“默克开发了一款不可思议的工具,让科学家能够找到针对治疗选择有限的疾病的全新疗法,包括癌症、罕见疾病和糖尿病等慢性疾病。此次专利获批认可了我们在致力于发展的知识体系——CRISPR技术方面的专长。”

    默克在巴西、加拿大、中国、欧洲、印度、以色列、日本、新加坡、韩国和美国,为其CRISPR植入法提交了专利申请。

    CRISPR基因组编辑技术支持对活细胞染色体的精确转变,推进开发面向当前所面临的一些最严重医学病症的治疗选择。CRISPR的应用范围甚广,从识别与癌症和罕见疾病相关的基因到扭转致盲的突变。

    默克在基因组编辑领域拥有14年的历史,是第一家在全球范围内为全球基因组编辑提供定制生物分子((TargeTron™ RNA引导性II型内含子和CompoZr™锌指核酸酶)的公司,推动全球研究者采用这些技术。默克还是第一家制造覆盖整个人类基因组的成簇CRISPR序列库的公司,让科学家能够探究更多关于疾病产生根源的问题,由此加快治愈疾病的进程。

    利用默克的CRISPR基因组整合技术,科学家能够用有益或有用的序列替代疾病相关的突变,而这种方法对开发疾病模型和基因疗法非常重要。此外,科学家还可以采用这种方法来植入转基因,而这种转基因可以在细胞内标记用于视觉跟踪的内源性蛋白。

    2017年5月,默克宣布该公司开发了替代性CRISPR基因组编辑方法proxy-CRISPR。与其它系统不同,默克的proxy-CRISPR技术可以切割先前无法到达的细胞位置,从而让CRISPR更具效率、灵活性和特异性,并且为研究者提供更多的实验选择。默克为其proxy-CRISPR技术提交了数项专利申请,而这些申请仅是该公司自2012年以来提出的众多CRISPR专利申请的最新内容。

    除了基础基因编辑研究之外,默克还为开发基因和细胞疗法提供支持,并且制造病毒载体。2016年,默克推出了一项基因组编辑计划,目标是通过专业团队和增加资源,推动对从基因组编辑到基因药物制造等新型模式的研究,进一步加强该公司在这个方面的承诺。

    默克公司的所有新闻稿会在发布于默克官方网站的同时通过邮件发送。敬请访问www.merckgroup.com/subscribe,以便在线注册、更改选项或停止此项服务。

    来源机构: 中国生物技术信息网 | 点击量:717
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    PG经济学的最新报告中指出作物生物技术在过去20年中大大减少了农业对环境的影响,刺激了经济增长。在1996-2015年间转基因作物对全球社会经济和环境的影响的同行评审报告由Graham Brookes和Peter Barfoot撰写,报告中呈现了生物技术在帮助农民们提高农作物产量和质量的同时还能兼顾保护地球自然资源。

    该报告指出了作物生物技术所具有的的优势如下:

    采用了生物技术种植农作物可以耕地的使用面积,由此减少农业作物的温室气体排放,相当于减少1190万辆车上路所带来的排放。

    减少为保护农作物所需喷洒的喷雾6亿1900万公斤,直接贡献于粮食安全并且缓解了为保证产量所需要额外使用土地的压力(额外的土地就相当于美国11%的耕地或巴西31%的耕地或者中国13%的耕地)。

    帮助农民提高了作物产量,增加了1亿8030万吨大豆、3亿5770万吨玉米、2520万吨皮棉和1060万吨油菜籽。

    支持了发展中国家的小农户的生计,2015年纯收益达到155亿美元。

    有助于实现全球经济的增长,发展中国家的农民运用生物技术育种后,每投资一美元就可获得5.15美元的收益。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:486
  • 摘要:

    近日,中国农业科学院生物技术研究所在植物次生代谢物生物合成调控机制研究方面取得新进展,发现了MYB3转录因子调控苯丙氨酸合成新分子机制。相关研究成果于5月8日在线发表在国际著名的植物学杂志《植物生理学(Plant Physiology)》上。

    植物能够合成各种次生代谢物,包括生物碱、萜类、黄酮类、硫代葡萄糖苷等。这些次生代谢物在植物适应环境的过程中扮演着非常重要的角色,它们参与调控植物的品质、生长发育、生物和非生物胁迫等各种生理生化过程,而R2R3-MYB类转录因子在调控苯丙烷类次生代谢生物合成中起到重要的作用。

    在拟南芥MYB转录因子中,第4亚类的MYB3、MYB4、MYB7、MYB32转录因子因含有EAR 抑制基序而具有转录抑制活性,但是其调控基因表达的分子机理尚未阐述清楚。研究团队前期的研究结果发现了MYB4、MYB7、MYB32因子与细胞核膜蛋白SAD2相互作用,定点突变分析发现了MYBs蛋白保守基序GY/FDFLGL的天冬氨酸(Asp,D)在蛋白相互作用中起到了重要作用,这种互作使得MYBs蛋白能够进入细胞核从而调控基因的表达,这一结果发表在《植物杂志(The Plant Journal)》上。在前期的基础上,进一步研究发现,MYB3的调控机制与MYB4、MYB7、MYB32完全不一样,酵母双杂交实验发现MYB3能够与LNK蛋白家族成员LNK1和LNK2相互作用,这种互作依赖于LNK蛋白C端的保守基序R1和R2,定点突变发现保守基序R1和R2中的天冬氨酸(Asp,D)在互作中起到重要的介导作用,转录激活检测分析证明了LNK1和LNK2通过其N端的ENT结构域来调控MYB3的抑制子功能,上述研究工作深入揭示了MYB抑制子调控植物次生代谢物生物合成的分子机制,为植物代谢工程和品质改良提供了重要的理论基础。

    该论文以生物所为第一完成单位,周美亮副研究员为第一作者,周美亮副研究员和吴燕民研究员为共同通讯作者。该研究得到科技部、国家自然科学基金委和中国农业科学院科技创新工程的资助。

    来源机构: 中国农业科学院 | 点击量:184
  • 摘要:

    近日,中国农业科学院作物科学研究所科研团队利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术定点敲除大豆开花调控关键基因GmFT2a,成功创制出无外源基因、可稳定遗传的大豆晚花突变体材料。该研究是利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术实现大豆重要农艺性状遗传改良的首例报道,为进一步阐明大豆光周期开花途径的分子机制和大豆基因组编辑技术的育种应用提供了成功范例。成果已发表在《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》上。

    开花是植物由营养生长阶段转向生殖生长阶段的重要标志,是植物发育过程中的关键环节。GmFT2a是大豆开花调控途径中非常关键的整合因子,能够促进开花和成花相关基因的表达。该研究组利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术定点敲除GmFT2a,获得的纯合突变体在北京夏季自然条件和长日照(16小时光照/8小时黑暗)、短日照(12小时光照/12小时黑暗)条件下均表现出明显的晚花表型。研究发现CRISPR/Cas9在GmFT2a的三个靶点处均可进行基因组编辑,介导的移码突变产生了提前终止密码子(premature termination codon,PTC),提前终止密码子介导的mRNA降解(nonsense-mediated decay,NMD)机制使GmFT2a的转录水平大幅降低,并终止了相关蛋白的翻译。研究中筛选获得了“无外源基因”的GmFT2a定点敲除晚花突变体,这类突变体不含有转基因元件、遗传稳定、表型显著。

      该研究得到了转基因生物新品种培育重大专项、国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程等项目资助。博士生蔡宇鹏、陈莉助理研究员为论文的共同第一作者,侯文胜研究员为论文通讯作者。

    论文全文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12758/full

    来源机构: 中国农业科学院 | 点击量:199
  • 9   2017-05-26 遗传学家通过 CRISPR 更正番茄育种冲突 (编译服务:转基因技术)     
    摘要:

    在上世纪50年代,科学家在加拉帕戈斯群岛发现一种野生番茄,没有类似关节一样的膨大的茎部。关节是茎秆的薄弱部分,使果实很容易从植物上脱落。育种家们发明了无接缝的西红柿,以延长植物果实在茎秆上的停留时间。然而,当与现有番茄品种杂交时,产生的植物有花枝,产生了许多额外的枝干,看起来像扫帚,终点部分有大量的花。这导致了番茄果实数量的减少。

    许多年后,纽约冷泉港实验室的遗传学家Zachary Lippman和其他研究人员追踪与无缝特质有关的基因与另一个基因,该基因是促进绿色大帽叶顶上的果实结构形成的基因。然后他们用CRISPR-Cas9修正特性冲突,导致了不同的植物结构的番茄植株,包括那些长的,花枝细长的浓密的,像菜花一样的植株,和一些能使番茄果实收成更好的植株。

    来源机构: 国际农业生物技术应用服务中心(ISAAA) | 点击量:288
  • 摘要:

    经过近20年不懈努力,中国农业科学院作物科学研究所贾继增研究员与孔秀英研究员带领科研人员成功克隆小麦太谷核不育基因Ms2。该基因的克隆将大大促进作物轮回选择育种的应用范围,提高育种效率与育种水平。该项成果于4月24日召开的国际小麦遗传大会上首次公开报道。研究论文已于近期发表于国际知名学术期刊《自然-通讯(Nature Communications)》。

    太谷核不育小麦是我国科技人员高忠丽于1972年在山西太谷发现的一个显性核不育小麦材料,是由单显性核基因控制的自然突变体,其特点是雄性败育稳定彻底,不受环境条件影响,异交结实率高,是进行小麦轮回选择的理想材料。中国农业科学院作物科学研究所自上世纪就开始了对太谷核不育材料的研究,且硕果频出。作科所刘秉华研究员通过杂交构建了矮秆基因和太谷核不育基因紧密连锁的矮败小麦,该材料的利用大大提高了小麦育种效率。

    太谷核不育基因Ms2的克隆存在3个巨大的挑战:一是Ms2所在的4D染色体是小麦21条染色体中多态性最低的一条染色体;二是矮败小麦中Ms2基因所在区段重组率非常低;三是2012年之前无小麦参考基因组序列发表。矮败小麦是一个理想的轮回选择育种材料,但该材料不适合用于Ms2基因的图位克隆。研究团队最初选择了用矮败小麦构建图位克隆的群体,本想“一箭双雕”。然而当染色体步移到一定程度时,发现再也无法继续前进。进一步研究才发现,这是由于矮秆基因所在基因组片段是一个1Mb 以上的串联重复,导致该区段的重组被严重抑制(New Phytologist,2012)。为了增加4DS染色体的多态性及提高太谷不育基因区段的重组率,研究人员又用正常株高的太谷核不育材料与多样性高的人工合成小麦Am3杂交,重新配制分离群体,解决了重组问题与多样性低的问题。为了解决参照基因组的问题,他们绘制了小麦D基因组的框架图(Nature, 2013),使得小麦太谷核不育基因克隆的速度得以大幅度提升,最终成功地克隆了Ms2基因。

    研究发现,该基因没有保守的功能结构域,是仅存在于小麦族物种中的“孤儿”基因;Ms2的产生经历了一个比较复杂的进化过程;一个新的非自主型的TRIM反转录转座子插入到Ms2基因的启动子区,激活了该基因并使其在花药中特异表达,导致不育表型的产生;Ms2-TRIM插入只影响基因的表达,这与该团队以前在矮秆基因Rht3中鉴定的CAAS-TRIM插入引起基因结构改变不同(Plant Physiology, 2011),表明TRIM插入到基因附近增加了基因新功能和表型的可塑性;D基因组的Ms2-TRIM可能来自B基因组的5BL;该研究结果表明小麦多倍体化和富含转座子的特点为产生新的表型提供了丰富的遗传变异基础。

    该研究得到了国家重点研发计划、转基因生物新品种培育重大专项、国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家863计划和中国农业科学院科技创新工程等项目资助。中国农科院作科所为第一完成单位,作科所夏川、张立超、邹枨为共同第一作者,孔秀英和贾继增为共同通讯作者。

    来源机构: 中国农业科学院 | 点击量:522