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大豆泛基因组研究进展

遗传 2024年第3期46卷 183-198页

作者：刘羽诚申妍婷田志喜中国科学院遗传与发育生物学研究所种子创新重点实验室北京100101 中国科学院大学北京101408

人工驯化为农业发展提供了原始驱动力,也深刻地改变了许多动植物的遗传背景。伴随组学大数据理论和技术体系的发展,作物基因组研究已迈入泛基因组时代。借助泛基因组的研究思路,通过多基因组间的比较和整合,能够评估物种遗传信息上界和... 详细信息

人工驯化为农业发展提供了原始驱动力,也深刻地改变了许多动植物的遗传背景。伴随组学大数据理论和技术体系的发展,作物基因组研究已迈入泛基因组时代。借助泛基因组的研究思路,通过多基因组间的比较和整合,能够评估物种遗传信息上界和下界,认知物种的遗传多样性全貌。此外,将泛基因组与染色体大尺度结构变异、群体高通量测序及多层次组学数据相结合,可以进行更为深入的性状-遗传机制解析。大豆(Glycine max(L.)Merr.)是重要的粮油经济作物,大豆产能关乎国家粮食安全。对大豆遗传背景形成、重要农艺性状关键位点的解析,是实现更高效的大豆育种改良的前提。本文首先对泛基因组学的核心问题进行了阐述,解释了从头组装/比对组装、迭代式组装和图基因组等泛基因组研究策略的演变历程和各自特征;接着对作物泛基因组研究的热点问题进行了概括,并且以大豆为例详细阐释了包括类群选择、泛基因组构建、数据挖掘等方面在内的泛基因组研究的开展思路,着重说明染色体结构变异在大豆演化/驯化历程中的贡献及其在农艺性状遗传基础挖掘上的价值;最后讨论了图泛基因组在数据整合、结构变异计算方面的应用前景。本文对作物泛基因组未来的发展趋势进行了展望,以期为作物基因组学及数据科学研究提供参考。

关键词：大豆泛基因组结构变异演化驯化

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植物RNA沉默抗病机制与应用研究进展

遗传 2024年第4期46卷 266-278页

作者：田文谌婷刘清艳张博森郭惠珊赵建华中国科学院微生物研究所植物基因组学国家重点实验室中国科学院大学中国科学院生物互作卓越创新中心

RNA沉默是真核生物基因表达调控的保守机制，在植物生长发育以及响应生物和非生物胁迫过程中发挥着非常重要的作用。跨界RNA沉默与种间RNA沉默为开发基于RNA沉默的作物病害防控体系提供了理论基础。本文概括了植物RNA沉默保守途径，归纳... 详细信息

RNA沉默是真核生物基因表达调控的保守机制，在植物生长发育以及响应生物和非生物胁迫过程中发挥着非常重要的作用。跨界RNA沉默与种间RNA沉默为开发基于RNA沉默的作物病害防控体系提供了理论基础。本文概括了植物RNA沉默保守途径，归纳了RNA沉默在植物-病原互作研究中的代表性研究，阐述了基于RNA沉默开发的宿主诱导基因沉默、喷施诱导基因沉默和微生物诱导基因沉默技术的原理，以及应用研究现状，以期为开发基于RNA沉默的新型作物病害防控技术提供参考。

关键词： RNA沉默跨界RNA沉默种间RNA沉默宿主诱导的基因沉默喷施诱导的基因沉默微生物诱导的基因沉默

基于转录组和代谢组探究植物应答干旱和植食性昆虫的研究进展

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盐碱地肥沃耕层构建水肥盐综合调控机理与技术研究进展

中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 369-379页

作者：冯振郑春燕薄玉琨李烨华朱峰河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄 050022 中国科学院大学北京 100049 河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄 050022 江苏省农业科学院南京 210014

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术... 详细信息

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术的发展,转录组学和代谢组学作为新兴学科被广泛应用于植物抗逆相关研究中,进而从转录和代谢水平上揭示植物响应逆境胁迫的机制.植物生长过程中面临的多种胁迫,其中干旱和虫害尤为严重,给我国农业生产造成巨大损失.本文针对植物在干旱、植食性昆虫以及双重胁迫下的转录和代谢调控机制相关研究进行了综述,发现在干旱胁迫下植物通过调控合成脱落酸、脯氨酸以及光合作用中间体相关基因表达及其代谢物合成来抵御胁迫,在植食性昆虫胁迫下植物通过调控茉莉酸、水杨酸以及黄酮类等物质相关基因的表达及其代谢物合成进行响应,在双重胁迫下植物通过调控激素相互作用以及一些次生代谢物的产生来影响干旱胁迫下植物的抗虫性.通过探讨植物在逆境胁迫下转录和代谢差异及其关键调控因子的变化,可以为培育耐受逆境胁迫的品种,提高农作物产量提供理论依据和参考.

关键词：干旱植食性昆虫植物激素次级代谢物生长权衡

来源：博看期刊评论

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土壤学报 2024年第1期61卷 29-38页

作者：郭凯封晓辉伍靖伟陈小兵巨兆强孙宏勇刘小京中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省土壤生态学重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 中国科学院烟台海岸带研究所山东烟台264003

盐碱地是我国重要的后备耕地资源,我国历来高度重视盐碱地的改良和利用工作,但目前盐碱区淡水资源短缺严重制约了盐碱地的改良利用。如何在水资源约束下,优化调控土壤水肥盐动态是当前盐碱地可持续利用中亟待解决的关键科学问题。近年来... 详细信息

盐碱地是我国重要的后备耕地资源,我国历来高度重视盐碱地的改良和利用工作,但目前盐碱区淡水资源短缺严重制约了盐碱地的改良利用。如何在水资源约束下,优化调控土壤水肥盐动态是当前盐碱地可持续利用中亟待解决的关键科学问题。近年来,大量研究利用有机培肥、耕作、节水灌溉、田间覆盖、咸水利用等农艺措施,在盐碱地建立“控盐、保肥、保水”的肥沃耕作层,显著改变了水肥盐在土壤-植物-大气连续体中的运移过程,实现了盐碱地质量和产能快速提升,上述内容也日益成为盐碱地改良利用中的重要研究方向。本文系统总结了盐碱地改良和肥沃耕层构建等方面的研究进展,并针对盐碱地肥沃耕层构建下土壤水肥盐综合调控及其与植物生长的协同关系等进行了展望,以期为盐碱地可持续改良利用提供参考。

关键词：盐碱地肥沃耕层构建水肥盐调控水土资源利用

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赖草基因组重复序列组成及染色体分布特性

西北植物学报 2024年第8期44卷 1273-1282页

作者：陈洁李媛杨莹刘博窦全文中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室西宁810008 中国科学院大学北京100049 中国科学院西北高原生物研究所青海省作物分子育种重点实验室西宁810008

【目的】赖草属植物是麦类作物遗传改良和育种的重要基因资源,但作为异源多倍体植物,其基因组来源仍存在较大争议。通过比较赖草、大赖草及新麦草基因组中重复序列分布,探索赖草属物种基因组来源以及种间基因组多样性的形成特性。【方... 详细信息

【目的】赖草属植物是麦类作物遗传改良和育种的重要基因资源,但作为异源多倍体植物,其基因组来源仍存在较大争议。通过比较赖草、大赖草及新麦草基因组中重复序列分布,探索赖草属物种基因组来源以及种间基因组多样性的形成特性。【方法】通过构建赖草属物种赖草的Cot-1 DNA文库获得大量重复序列,利用荧光原位杂交技术和重复序列对赖草以及近缘物种大赖草和祖先供体物种新麦草进行染色体荧光原位杂交涂染。【结果】(1)根据序列及基因组分布特性,赖草Cot-1 DNA可归为串联重复序列、散布重复序列、散布加串联混合重复序列以及未能鉴定类型,4种类型占比分别为32.4%、45.7%、12.4%和9.5%。(2)串联重复序列TaiI-family、Lt1-6、pTa-535和pSc250在不同物种及同一物种不同材料间信号数量存在较大变异,分别为7~20,1~14,17~26,0~24个。(3)10个反转座子序列在所有物种染色体的分布呈现3种方式:在所有染色体上杂交信号集中分布在着丝粒、近着丝粒及间质区;在所有染色体的所有区域都有分布;在大部分染色体上的分布方式与第1种相同,但是部分染色体端部也有分布。2个LTR/Copia序列仅在赖草染色体上有分布,其他序列在不同物种以及不同材料间均有分布,但在信号强度以及部分染色体上的分布方式存在多态性。【结论】赖草属物种中的一些重复序列具有快速进化的特性,支持赖草属物种多倍化过程,并存在散在重复序列向整个核基因组的快速同质化扩散。

关键词：赖草属重复序列染色体荧光原位杂交多倍化

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高等植物性别分化的研究进展

植物科学学报 2024年第5期 664-672页

作者：董家琦吴淋慧郑浩张琼钟彩虹中国科学院武汉植物园中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室中国科学院猕猴桃产业技术工程实验室中国科学院大学福建农林大学园艺学院

植物性别受到遗传、植物激素和环境等多种因素的调控。性染色体和性别决定基因是植物性别发育过程中重要的遗传因素，性别决定基因通过调控植物雌雄器官的发育过程决定植物性别的分化。多种植物激素在植物性别的分化过程中发挥重要的调... 详细信息

植物性别受到遗传、植物激素和环境等多种因素的调控。性染色体和性别决定基因是植物性别发育过程中重要的遗传因素，性别决定基因通过调控植物雌雄器官的发育过程决定植物性别的分化。多种植物激素在植物性别的分化过程中发挥重要的调控作用。此外，一些环境因素同样对植物的性别表现有一定的影响。本文通过遗传因素、植物激素及环境因子等方面对高等植物性别分化的相关研究进行总结，并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：性别分化性别变异遗传因素环境因子

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引导编辑技术的研究进展及应用

畜牧兽医学报 2024年第4期55卷 1345-1355页

作者：邱梅玉张雪梅张宁刘明军新疆畜牧科学院生物技术研究所农业农村部草食家畜遗传育种与繁殖重点实验室新疆动物生物技术重点实验室乌鲁木齐830026

以CRISPR/Cas9为基础的引导编辑系统是新开发出的一种基因编辑技术,可以精确实现12种碱基的互换、插入和缺失,并且不需要产生双链断裂和引入外源供体DNA。本文从基因编辑的发展、引导编辑系统的原理、特点、优化、脱靶效应、在动植物和... 详细信息

以CRISPR/Cas9为基础的引导编辑系统是新开发出的一种基因编辑技术,可以精确实现12种碱基的互换、插入和缺失,并且不需要产生双链断裂和引入外源供体DNA。本文从基因编辑的发展、引导编辑系统的原理、特点、优化、脱靶效应、在动植物和基因治疗研究中的应用、引导编辑系统的设计等几方面进行综述,为促进相关领域的科研工作者了解引导编辑系统及进一步利用引导编辑系统在动植物科学基础研究和育种方面的应用提供指导。

关键词： CRISPR/Cas9 引导编辑(prime editing PE) pegRNA 应用研究

长江下游城市湖泊水生生物群落结构与水质生物评价：以芜湖市3个城市湖泊为例

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环境科学 2024年

作者：徐冰倩葛芳杰郭瑶陈迪松陈若男邹恒周伯柱张丽萍吴振斌周巧红中国科学院大学中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室科技大数据湖北省重点实验室中国科学院武汉文献情报中心中国地质大学(武汉)环境学院

长江下游拥有众多的城市湖泊，对维护生态系统功能稳定具有重要作用，但由于人类活动复杂性容易造成原因不明的富营养化现象，因此亟待对长江下游城市湖泊进行水生态评估以追因并控制富营养化。于2023年5月对长江下游典型城市湖泊——... 详细信息

长江下游拥有众多的城市湖泊，对维护生态系统功能稳定具有重要作用，但由于人类活动复杂性容易造成原因不明的富营养化现象，因此亟待对长江下游城市湖泊进行水生态评估以追因并控制富营养化。于2023年5月对长江下游典型城市湖泊——芜湖市蜻蜓湖、凤鸣湖和银湖开展水生态现状调查，重点关注富营养化状态下，水生生物群落结构多样性及其与湖泊水体环境的关系。结果发现，三湖共检出浮游动物61种，浮游植物69种，底栖动物15种；其中，蜻蜓湖的浮游动物和浮游植物物种数均为三湖最高，其浮游植物物种数显著高出凤鸣湖17.65%和银湖22.06%(P 生物量最高[(149.39±10.97)g·m-2]，显著高出蜻蜓湖97.46%和凤鸣湖97.64%(P 生物包括假鱼腥藻(Pseudoanabaena sp.)、平裂藻(Merismopedia sp.)、广布多肢轮虫(Polyarthra vulgaris)、微型裸腹溞(Moina micrura)和侠盗虫(Strobilidium sp.)等，底栖动物主要为水丝蚯属(Limnodrilus sp.)和长足摇蚊属(Tanypus sp.)。水质氮磷、沉积物氮磷、水深、盐度、pH值、氧化还原电位和溶解氧等是导致浮游动物、浮游植物和底栖动物优势种在湖泊之间出现差异的重要环境因子，总影响力分别为70.70%、76.69%和70.32%(冗余分析)。通过计算水质理化因子、综合营养状态指数及生物指数，表明蜻蜓湖和凤鸣湖属于富营养型湖泊，银湖属于中营养型湖泊。

关键词：水生生物水质城市湖泊环境因子富营养化

猕猴桃溃疡病不同发病程度下花部微生物群落结构和多样性分析

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果树学报 2024年

作者：刘浩浩钟彩虹刘巍李黎黄丽丽西北农林科技大学植物保护学院中国科学院武汉植物园·中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室·中国科学院猕猴桃产业技术工程实验室

【目的】探究不同发病程度对于猕猴桃花部细菌和真菌微生物多样性及群落结构的影响，为猕猴桃溃疡病的生物防治提供一定的基础。【方法】本研究以东红猕猴桃不同溃疡病发病程度（健康、中等、严重）花组织为研究对象，运用高通量测序技... 详细信息

【目的】探究不同发病程度对于猕猴桃花部细菌和真菌微生物多样性及群落结构的影响，为猕猴桃溃疡病的生物防治提供一定的基础。【方法】本研究以东红猕猴桃不同溃疡病发病程度（健康、中等、严重）花组织为研究对象，运用高通量测序技术进行微生物组成和动态表征，探究溃疡病不同发病程度对于猕猴桃花细菌和真菌微生物多样性及群落结构影响。【结果】随着发病程度的增加，细菌微生物多样性下降；真菌微生物多样性先上升后下降。显著性研究结果表明，健康样本中优势细菌为蓝细菌、鞘氨醇单胞菌属，优势真菌为被孢霉属；中等发病程度样本中优势细菌为Escherichia Shigella，优势真菌为镰刀菌属、曲霉属、维希尼克氏酵母；严重发病程度样本中的优势细菌为假单胞菌属，优势真菌为链格孢属、枝孢属、线黑粉酵母属。【结论】综上可知，溃疡病菌的入侵显著改变了猕猴桃花的微生物群落结构。被孢霉属在健康样本中显著富集；链格孢属、枝孢属等菌属在严重发病程度样本中显著富集。该研究结果为猕猴桃-溃疡病菌的互作机制研究及该病的生物防治奠定了理论基础。

关键词：猕猴桃溃疡病微生物组发病程度群落组成