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2018年第5期(发布时间: Oct 12, 2018 发布者:张毅)  下载: 2018年第5期.doc       全选  导出
1   2018-10-12 18:11:48.183 中国科学家创建高质量小麦A基因组序列 (点击量:3)

面包小麦(Triticum aestivum L.),喂养超过35%的人类人口,提供约20%的人类消耗的卡路里和蛋白质,是全球重要的作物,因其对广泛气候的适应性增强和面包面粉生产的谷物品质改善而具有全球重要意义。

由于其复杂的多倍体性质(六倍体,含有A、B和D三亚基因组)和庞大的基因组规模(17 GB),面包小麦的遗传和功能分析是极具挑战性的。

A基因组是面包小麦和其它多倍体小麦的基本基因组,起源于二倍体野生单粒小麦Triticum urartu,基因组大小约为5Gb。它在小麦的进化、驯化和遗传改良中起着重要的作用。

中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室小麦基因组研究小组与研究所的基因组测序与分析实验室、深圳BGI和荷兰Keygene合作,研究小麦基因组结构,通过将BAC-by-BAC测序、单分子实时全基因组鸟枪测序和下一代测序技术相结合,获得了高质量的T. urartu基因组序列。

科学家们制造了7个染色体尺度的伪分子,预测了41507个蛋白质编码基因,并且提出了T. urartu染色体的进化模型。

然后,他们发现,与水稻、高粱和Brachypodium相比,由于转位因子的广泛扩增和广泛的基因丢失,起源于T. urartu的古代基因组复制的共线性被强烈破坏。

对面包小麦A、B、D亚基因组的比较分析也表明,小麦在进化过程中存在四个大的染色体结构变异。

种群基因组分析表明,新月地带的T. urartu形成三个不同的群体,对高海拔和生物胁迫具有不同的适应性,如白粉病。

T. urartu基因组序列为多倍体小麦基因组分析提供了二倍体参考,是系统研究小麦及相关禾本科植物基因组进化和遗传变异的宝贵资源。它承诺促进发现赋予小麦遗传改良重要性状的基因,以应对全球粮食安全和可持续农业的未来挑战。

研究结果发表在《自然》杂志的一篇名为“小麦A亚基因组Triticum urartu的祖先基因组序列”的论文中。

2   2018-10-12 16:25:29.51 水稻及其未知的遗传多样性 (点击量:3)

3010个水稻品种的遗传多样性已经进行了分析。这项工作于4月25日在《自然》杂志上发表,由一个包括CIEAD在内的国际共同体所实施。该研究揭示了非常丰富的遗传多样性,特别是与不同品种的地理起源相关,并与作物的适应能力相关。在全球变化的适应是一个重大问题的时代,这是一个天赐良机。这些结果代表了最大的一组栽培物种基因组变异的文档。它们可以在开放存取中使用,使它们成为全世界养殖者的宝贵工具。

解读水稻多样性对食品安全的影响

水稻是世界上消费最广泛的主食,最近是一个非常广泛的基因分析的对象。3010个水稻品种的DNA已经进行了测序,并与2005年破译的参考品种Nipponbare进行了比较。这项研究是由包括CIRAD在内的大约15个组织的共同体于4月25日在《自然》杂志上发表的,由在北京的中国农业科学院和在菲律宾的国际水稻研究所(IRRI)协调。

遗传多样性的新维度

水稻已知具有非凡的适应性和农业形态多样性,但研究揭示了一种甚至几年前也未曾料到的多样性形式:基因含量变化。正如CIRAD的研究者和论文的共同作者Jean-Christophe Glaszmann所解释的:“在水稻中已知的24,000个基因家族中,只有60%被所有不同的品种共享,其他的可能存在或缺席,取决于品种。你可以想象这种多样性对物种适应能力的影响。这一知识为品种培育的新时代铺平了道路。

通过基因组分析检测3010个品种

CIRAD团队帮助将这项工作的结果付诸实践,最重要的是,选择待研究的品种。对此,Jean-Christophe Glaszmann在20世纪80年代在IRRI期间建立的水稻品种分类是非常宝贵的。该分类法后来成为育种工作者的参考,用于从总计超过80000种的IRRI收藏中选择品种。目的是获得现有多样性的代表性样本。所获得的新数据证实了分类的优点,并通过揭示地理上基本一致的子群来对其进行微调。我们现在看到的每个品种的基因组不是一个同质的整体,而是由几个独立的驯化事件造成的不同起源的拼凑,”研究人员补充说。

开放存取数据

这些结果代表了最大的一组栽培物种基因组变异的文档。这些数据是开放获取的,这使其成为全世界育种工作者的宝贵工具,不论其目的是分析水稻的适应能力还是更有效针对某些基因、基因家族或基因组构型进行品种改良,以可能进一步扩大适应范围。

蒙彼利埃的科学团体,尤其是AGAP研究单位,可以特别从这些结果中受益,因为各个小组正在研究水稻生物多样性。这些结果也是为明天的生物学家和农艺学家建立培训业务的特殊基础,特别是通过在蒙彼利埃的LabEx Agro、Genome Harvest和CultiVar正在进行的旗舰项目。

3   2018-10-12 19:16:09.253 CRISPR编辑的水稻作物使粮食产量大幅度提高 (点击量:1)

来自普渡大学和中国科学院的科学家团队已经使用CRISPR/Cas9基因编辑技术开发出多种水稻,这些水稻多产25-31%的谷物,并且通过传统育种方法几乎不可能创造出来。

团队由普渡园艺与园林系著名教授、中国科学院上海植物逆境生物学中心主任Jian-Kang Zhu带领,对与植物激素脱落酸相关的13个基因进行了突变,已知在植物抗逆性和生长抑制中起作用。在培育出的几个品种中,有一个品种的抗逆性变化不大,但在中国上海的田间试验中多产了25%的谷物,而在中国海南岛进行的田间试验中多产了31%。

他们的研究结果在《美国国家科学院学报》上在线发表。

4   2018-10-12 11:48:37.957 赫特福德大学的新研究警告一种油菜抗病基因的风险 (点击量:1)

赫特福德大学研究人员的一项新研究发现,对油菜主要病原之一油菜黑胫病进行基因抗性的一个重要来源正在变得不那么有效,这可能会给英国油菜育种业和耕种农民带来巨大损失。

这是英国首次研究表明寄主抗性基因Rlm7在防治油菜黑胫病病原体油菜茎基溃疡病菌方面效果不佳,对植物育种者和农民具有重要意义。当寄主抗性由于病原菌种群的变化而变得无效时,估计因失去商业上可获得的品种,育种业每年要花费500万英镑。

油菜面临的挑战

在英国,油菜是第三重要的可耕地作物,在2017的时候收获了220万吨。它是全球第三大植物油资源,被广泛用作动物饲料。然而,有三种主要病害,它们都分布在世界各地,影响油菜导致每年造成全世界15%左右的作物产量损失。其中一种是油菜黑胫病,每年给英国农民带来超过9500万英镑的损失。

由于一些有效的杀菌剂已无法控制油菜黑胫病,农民更依赖对致病菌有良好抗性的品种。油菜黑胫病是由两种密切相关的真菌植物病原菌——油菜茎基溃疡病菌和L. biglobosa引起的,前者通常被认为更具攻击性。品种中的寄主抗性基因(Rlm基因)对特定的病原菌群起作用,Rlm7基因是英国许多商品油菜品种育成的一个重要基因。

油菜栽培

发表在《植物病理学》杂志上的这项研究的主要作者Georgia Mitrousia博士说:“近年来,英国油菜的种植量一直在增加,对英国的农业和英国经济的发展至关重要。

“这项研究对油菜产业起到了警示作用,他们希望能够制定出防止商品油菜品种损失的策略。这包括在同一品种中将Rlm基因抗性与数量抗性相结合,并制定战略,轮流开发不同的Rlm基因,以确保未来多年油菜的持续丰收。”

*一种品种是从一个自然发生的物种中挑选出来的植物或植物群,并育成以增强或保持一组特定的期望特性。

这项研究得到了生物技术和生物科学研究委员会的资助。

5   2018-10-12 18:34:09.223 企业如何看待他们在转基因生物争论中的角色? (点击量:1)

在发展中国家,围绕转基因生物及其作用的争论的中心是大公司。拜耳、巴斯夫、陶氏农业科学、杜邦先锋、孟山都和先正达都销售转基因种子和相关产品,包括除草剂,以及一系列非转基因种子和支持农业生产的产品。他们游说并向政府提供转基因生物监管,并和农民合作种植转基因作物。

随着拜耳和孟山都公司即将进行630亿美元的合并,并获得欧盟、澳大利亚的批准,在美国也进入了审批阶段,这些公司所拥有的财务实力已经引起了公众的注意。

几十年来,这些公司及其在转基因生物的开发和利用中的作用一直受到批评,一些运动攻击它们对公共卫生和环境的影响。但它们继续增长和扩张——就像它们在发展中国家的表现。

在我们关于全球食品安全中的转基因生物的五部分系列中,Devex通过政府、捐助者、科学家和活动家的角度调查了转基因生物在发展中国家的作用。

在最后一篇文章中,我们采访了跨国公司本身,并询问了他们在发展中国家的工作和动机,拜耳、孟山都和先正达承认利润是关键,但坚持社会责任和改善营养、食品安全的能力,收入也同样重要。

6   2018-10-12 18:55:55.327 利用CRISPR核糖核蛋白复合物对植物基因组编辑突变进行基因分型 (点击量:1)

尽管在基因组编辑方面取得了巨大的成就,但是准确检测由序列特异性核酸酶引起的突变仍然是植物尤其是多倍体植物的一个挑战。当突变频率低或需要筛选大量群体时,有效的检测方法尤其重要。本文应用纯化的CRISPR核糖核蛋白复合物切割PCR产物用于六倍体小麦和二倍体水稻的基因组编辑突变检测。结果表明,该突变检测方法比Sanger测序方法更灵敏,比PCR/RE方法更适用于无限制性内切酶位点的检测。我们还证明了这种检测方法在小麦基因组编辑中特别有用,因为目标位点常常被单核苷酸多态性所包围。利用该筛选方法,我们还可以检测纯化的TALEN蛋白诱导的外源游离DNA TAGW2突变。最后,我们表明,部分碱基编辑突变也可以使用高保真SPCAS9变异体或FNCPF1检测。PCR/RNP法成本低,可广泛应用于植物基因组编辑突变的快速检测。