基因组编辑技术应用于作物遗传改良的进展与挑战

王福军; 赵开军; 《中国农业科学 》 2018 北大核心 CSCD

摘要：基因组定点编辑(site-specific genome editing)是指在基因组水平上对生物DNA序列进行定点改造的遗传操作技术,其在基因功能解析、动植物遗传改良和新品种培育等方面具有重大的应用价值。基因组定点编辑工作原理是利用序列特异性核酸内切酶(sequence-specific nucleases,SSNs)在基因组靶定位置切割DNA双链,造成DNA双链断裂(DNA double-strand breaks,DSBs),并通过非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)或同源重组(homology-directed repair,HDR)的DNA修复途径在基因组特定位点造成靶标基因的碱基插入、缺失或DNA片段替换,从而实现基因组的定点改造。目前,已成功应用于作物遗传改良的SSNs主要包括锌指核酸酶(Zinc finger nucleases,ZFNs)、类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases,TALENs)、成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins,CRISPR/Cas system)。从发展态势看,基于CRISPR/Cas系统的基因组编辑技术必将成为作物遗传改良和分子设计育种的核心技术之一。论文简要概述了ZFNs、TALENs和CRISPR/Cas系统这3种基因组编辑的技术背景及工作原理;结合案例重点综述上述3种技术在作物产量、品质、抗病性、抗逆性改良及水稻雄性不育系创制上的研究进展;详细梳理基于CRISPR/Cas的植物基因组单碱基编辑系统和DNA-free植物基因组编辑系统的技术创新和应用;比较分析3种技术的优缺点,并提出基因组编辑技术应用于作物遗传改良的一般原则;介绍了美国和欧盟等对基因编辑技术及其产品安全监管和商业化应用的政策法规,及业界人士对基因编辑作物提出的监管框架协议;最后,针对基因编辑技术自身的技术优势和缺陷,讨论该技术应用于作物遗传改良和分子育种的机遇和挑战。

关键词： 基因组编辑 作物育种 遗传改良 TALENs CRISPR/Cas

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广东中山草菇大田纯稻草高效栽培新技术

肖自添; 刘明; 徐江; 何焕清; 《中国蔬菜 》 2018 北大核心

摘要：草菇大田纯稻草栽培新技术是在传统大田栽培的基础上,通过优化稻草前处理、播种及后期管理等措施,使草菇产量提高1倍以上,每667 m~2产值可达2.4万元,已成为广东中山草菇栽培的主要模式.草菇(Volvariella volvacea)别名广东菇、中国蘑菇,营养丰富,味道鲜美,广为消费者喜爱.自然条件下草菇生长在热带、亚热带高温多雨地区,我国草菇主要分布在广东、广西、福建、湖南、台湾、海南、云南和四川等地区.广东是全国最大的草菇生产省份,主要集中在广州、佛山、清远、惠州、韶关、河源、中山、潮汕等地.

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硼酸、蔗糖和pH值对火龙果花粉离体萌发和花粉管伸长的影响

王玉林; 胡位荣; 刘顺枝; 潘玉珠; 易干军; 孙清明; 《分子植物育种 》 2018 北大核心 CSCD

摘要：为明确硼酸、蔗糖和pH值对火龙果花粉离体萌发特性的影响,本研究以新鲜花粉为材料,采用液体培养基离体培养法,结合单因子与正交设计试验,以期优化液体培养基组分。结果表明,蔗糖、硼酸和pH值三因素均对火龙果花粉离体萌发和花粉管伸长产生极显著影响,因素间存在交互作用。其中,对花粉离体萌发率的作用大小表现为硼酸×蔗糖>蔗糖>蔗糖×pH>硼酸>硼酸×蔗糖×pH>pH>硼酸×pH,对花粉管长度影响程度为蔗糖>pH>硼酸×蔗糖>硼酸>硼酸×pH>蔗糖×pH>硼酸×蔗糖×pH。促进花粉萌发的最佳组分为500 mg/L硼酸+25%蔗糖+pH 6.5,促进花粉管伸长的最佳组分为300 mg/L硼酸+20%蔗糖+pH 7.5。本研究为建立最佳火龙果花粉离体萌发的液体培养基配方奠定基础,也为生产中提高辅助授粉效率、加快人工杂交育种进程提供参考。

关键词： 火龙果 花粉 离体萌发特性 液体培养基

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维生素E和不同来源硒对1～21日龄黄羽肉鸡生长性能和肠道功能的影响

范秋丽; 蒋守群; 林厦菁; 苟钟勇; 李龙; 王一冰; 《饲料研究 》 2018 北大核心

摘要：本试验旨在研究氧化油脂饲粮中添加维生素E和不同来源硒对1~21日龄黄羽肉鸡生长性能和肠道功能的影响。选用1 260只体质量相当的1日龄岭南黄羽肉公鸡,随机分为7组,每组6个重复,每个重复30只。对照组饲喂新鲜豆油基础饲粮、氧化组饲喂氧化豆油基础饲粮,基础饲粮中Ss、Sy、维生素E水平分别为0. 15、0 mg/kg、10 IU/kg。亚硒酸钠(Ss)、酵母硒(Sy)、维生素E、亚硒酸钠+维生素E(SsVE)、酵母硒+维生素E(SyVE)组在氧化组基础上额外添加0. 15 mg/kg Ss、0. 15 mg/kg Sy、200 IU/kg维生素E、0. 15 mg/kg Ss+200 IU/kg维生素E、0. 15 mg/kg Sy+200 IU/kg维生素E。试验期21 d。结果表明:1)维生素E和不同硒源的添加对体重、平均日采食量、平均日增重无显著影响(P>0. 05); 2) Ss VE组法氏囊指数显著升高(P<0. 05); 3) Sy、VE、SsVE组血清还原型谷胱甘肽含量显著升高(P<0. 05),VE组血清谷胱甘肽过氧化物酶活性显著提高(P<0. 05); 4) Sy、SsVE、SyVE组空肠黏膜微量丙二醛含量显著降低(P<0. 05); 5) SsVE组空肠黏膜谷氧还蛋白1基因表达显著上调(P<0. 05),Sy、VE、SsVE、SyVE组紧密连接蛋白基因表达显著上调(P<0. 05);综上,氧化油脂饲粮中添加维生素E和不同来源硒对1~21日龄黄羽肉鸡生长性能无改善,但提高了免疫功能、肠道抗氧化和吸收性能。

关键词： 维生素E 硒 氧化油脂 抗氧化 黄羽肉鸡

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日粮精氨酸水平对蛋鸭卵泡膜血管形成相关基因及蛋白表达的影响

夏伟光; 陈伟; 阮栋; 王爽; FOUAD A M; 罗茜; 熊云霞; 王胜林; 郑春田; 《中国畜牧兽医 》 2018 北大核心

摘要：本试验旨在研究日粮精氨酸(Arg)水平对蛋鸭卵泡膜血管形成相关基因及蛋白表达的影响。试验选用健康、体重相近的15周龄龙岩山麻鸭396只,随机分为3组,每个组6个重复,每个重复22只,地面平养。试验蛋鸭饲喂不添加Arg的基础日粮(含0.66%精氨酸)2周后,分别饲喂在基础日粮中添加0、0.4%、0.8%L-精氨酸盐酸盐(L-Arg·HCl)的试验日粮,其Arg水平分别为0.66%、1.06%和1.46%,试验期17周。结果显示:(1)1.06%和1.46%Arg组试验蛋鸭血浆低密度脂蛋白—胆固醇(LDL-C)、卵巢一氧化氮(NO)浓度均显著高于0.66%Arg组(P<0.05)。(2)与0.66%Arg相比,1.06%、1.46%Arg组显著上调了试验蛋鸭F2优势卵泡膜同源结构域相互作用蛋白激酶2(HIPK2)mRNA表达水平。而1.46%Arg试验蛋鸭F2优势卵泡膜血管生成素1(Ang1)mRNA表达水平显著高于0.66%、1.06%Arg组(P<0.05)。(3)与0.66%Arg相比,1.06%、1.46%Arg组著上调了试验蛋鸭F2优势卵泡膜HIPK2及转化生长因子β1(TGFβ1)蛋白表达水平(P<0.05)。综上所述,日粮1.46%Arg(在基础日粮中添加0.8%L-Arg·HCl)可通过激活TGFβ信号通路关键因子TGFβ1和HIPK2促进龙岩山麻鸭F2优势卵泡膜血管的形成,增加血流量,促进其优势卵泡的卵黄沉积。

关键词： 精氨酸 龙岩山麻鸭 卵泡 卵黄沉积 血管形成

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荔枝优良新品种‘翡脆’的选育

赵俊生; 刘伟; 钟声; 曾运有; 冯声海; 向旭; 《果树学报 》 2018 北大核心 CSCD

摘要：‘翡脆’是由实生变异选育的荔枝新品种,与‘草莓荔’属于姐妹种。果实球形,果皮青绿色,果肉白蜡色,肉质爽脆、细致、清香;平均单果质量24.3 g,最大单果质量36.0 g;焦核率91.3%,可食率78.7%。可溶性固形物含量(ω,下同)18.3%,可溶性糖含量13.50%,可滴定酸含量0.1%,还原糖含量13.41 mg·g-1,维生素C含量293.0 mg·kg-1;品质中上。果实生育期70 d,在茂名地区(110°57′E,21°51′N)6月中下旬成熟。‘翡脆’采收期长,同一株树采收期长达1个月。‘翡脆’作为接穗与‘黑叶’‘白蜡’‘白糖罂’‘妃子笑’‘怀枝’等品种具有良好的嫁接亲和性。适合广东大部分荔枝产区栽培,在成年树上高接换种后第2~3年开花结果,丰产稳产。

关键词： 荔枝 新品种 ‘翡脆’ 优质

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水稻品种资源对细菌性条斑病菌的抗性评价

冯爱卿; 陈深; 杨健源; 汪聪颖; 汪文娟; 苏菁; 曾列先; 朱小源; 《植物遗传资源学报 》 2018 北大核心 CSCD

摘要：选育和应用抗病品种是防治水稻细菌性病害最经济、有效的方法,抗性资源的筛选及利用是选育抗病品种的前提.本研究利用苗期喷雾法对中国59个水稻品种、318份国外稻种资源以及13个抗白叶枯病近等基因系进行了细菌性条斑病抗性评价.测定的59个中国水稻品种对测试的细菌性条斑病病原均表现出感病;在鉴定的318个国外稻种资源中,抗细菌性条斑病的材料有82个,其中高抗和抗的稻种资源有POPONG、IR63372-8、WEDA HEENATI、BALAYAN、GHARIBE等17份;在测试的13个抗白叶枯病近等基因系中,仅有IRBB5表现出抗细菌性条斑病,对白叶枯病抗谱较广的IRBB21、CBB23对测试的病菌表现出高感.应用SPSS统计软件,对82个抗细菌性条斑病的稻种资源和13个抗白叶枯病近等基因系的细菌性条斑病和白叶枯病的抗性相关性分析结果分别为r值0. 103和P值0. 358(> 0. 05)、r值0. 527和P值0. 064(> 0. 05),表明测试稻种对两病的抗性没表现出相关性.利用xa5基因功能标记,对79个抗细菌性条斑病资源进行了xa5基因检测,结果显示有30个品种含有xa5基因,其余49个不含xa5基因.本研究筛选出的49个抗性稻种资源对抗细菌性条斑病基因的挖掘以及品种的创制具有重要的价值.

关键词： 细菌性条斑病 稻种资源 抗白叶枯病品种 抗性鉴定

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火龙果与桑椹的复合果酒酿制及品质鉴定

王蔚婕; 李俊; 唐道邦; 邹波; 吴继军; 温靖; 《蚕业科学 》 2018 北大核心 CSCD

摘要：以火龙果和桑椹为原料发酵制作复合果酒,研究火龙果与桑椹的配比以及火龙果原浆护色剂用量对复合果酒品质的影响。采用焦亚硫酸钠作为火龙果原浆护色剂,其用量为0.4 g/L的护色效果最佳。根据2种水果共同发酵后复合果酒中的乙醇和可溶性固形物含量,pH值和可滴定酸含量,甲醇、高级醇含量和挥发性风味成分组成及含量,优选火龙果和桑椹的混配质量比为8∶2,在此条件下发酵酿制的复合型果酒酒体透亮、酒色稳定,具有清新和谐的果香和酒香,营养价值高。

关键词： 复合果酒 火龙果 桑椹 护色剂 原料配比 发酵

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酸化剂和抗生素对黄羽肉鸡回肠黏膜菌群的影响

容庭; 陈庄; 刘志昌; 王刚; 马现永; 张洁; 邓盾; 《动物营养学报 》 2018 北大核心 CSCD

摘要：本试验旨在研究饲粮中长期添加酸化剂和亚剂量硫酸新霉素对黄羽肉鸡回肠黏膜菌群动态变化和组成的影响。选择800只1日龄健康岭南黄羽肉鸡,随机分为4个组,每组5个重复,每个重复40只鸡。对照组(A组)饲喂基础饲粮,B、C和D组饲粮分别在基础饲粮中添加0.2%酸化剂Ⅰ、0.3%酸化剂Ⅱ和50 mg/kg硫酸新霉素。试验期42 d。分别于1、7、14、21、28、35和42日龄时,采集肉鸡回肠黏膜并提取细菌DNA,采用聚合酶链式反应(PCR)-变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析肉鸡回肠黏膜菌群结构,同时应用16S r DNA基因序列技术,建立42日龄肉鸡回肠黏膜细菌16S r DNA的随机克隆文库。动态变化趋势分析发现,4组肉鸡回肠黏膜菌群结构发生变化的程度不同,1~28日龄时4组的动态变化值分别为9%~33%、8%~90%、8%~56%和17%~45%。回肠黏膜细菌随机克隆文库分析发现,A组文库有94个序列,共产生16个OTUs(operational taxonomic units);B组有87个序列,共产生7个OTUs;C组有98个序列,共产生5个OTUs;D组有94个序列,共产生9个OTUs。A和D组乳酸杆菌属(Lactobacillus)所占克隆总数的比例分别为39.36%和50.00%,极显著高于B(6.90%)和C组(10.20%)(P<0.01);A组与其他各组其他菌属的种类与组成比例存在差异,且均未发现与埃希氏菌属(Escherichia)相关序列。由此可知,饲粮中长期添加酸化剂和亚剂量硫酸新霉素会使1~28日龄岭南黄羽肉鸡回肠黏膜菌群结构发生剧烈变化,42日龄肉鸡回肠黏膜菌群的多样性下降,乳酸杆菌属的组成发生改变,这种变化与差异可能是酸化剂与抗生素持续压力的影响所致。

关键词： 酸化剂 硫酸新霉素 岭南黄羽肉鸡 肠道黏膜菌群 PCR-DGGE 16S rDNA克隆文库

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生物炭基钼肥对土壤无机氮形态转化的影响

黄永东; 杜应琼; 陈永坚; 管颐雯; 邓腾灏博; 李蕾; 吴志超; 柳勇; 《生态环境学报 》 2018 北大核心 CSCD

摘要：土壤铵态氮和硝态氮是影响作物生长的重要因素。为了探明生物炭与钼配合施用后,土壤中铵态氮和硝态氮的动态变化规律,选取8种广东省具有代表性的农业废弃物制备生物炭基钼肥,采用土培实验,研究在分别施用硝态氮、铵态氮情况下,生物炭基钼肥对土壤中硝态氮及铵态氮含量变化的影响。结果表明,与对照相比,8种生物炭基钼肥均可显著提高土壤pH值,其中,甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥可使土壤pH提高0.5~1.0个单位,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、水稻秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥则可使之提高2.8~3.8单位。8种生物炭基钼肥均可显著促进土壤对铵态氮的起始固持量(10%~38%),甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥对土壤铵态氮的硝化作用影响不显著,而其他5种生物炭则可显著增强土壤的硝化作用,其中水稻秸秆炭基钼肥处理硝化率近50%,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥处理的硝化率近100%。生物炭基钼肥对土壤中的硝态氮主要表现为固持作用,可显著增加土壤对硝态氮的起始固持量(12%~30%)。该研究结果可为作物施用生物炭基钼肥和氮肥提供参考,也可为进一步研究生物炭基钼肥对土壤有效钼含量、作物钼吸收及对植物体内氮代谢的影响提供基础资料。

关键词： 生物炭 硝态氮 铵态氮 硝化作用

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