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建设世界一流科技期刊,服务科技强国战略——以《分子植物》为例

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中国科技期刊研究 2024年第4期35卷 494-500页

作者：叶娟英杨箫崔晓峰中国科学院分子植物科学卓越创新中心《分子植物》编辑部上海市200032

【目的】科技强国建设离不开世界一流科技期刊的支撑,通过分析和总结《分子植物》建设世界一流科技期刊的经验,探讨我国英文科技期刊提升国际影响力的可能途径和举措。【方法】以《分子植物》为研究对象,分析从创刊到发展为植物科学领... 详细信息

【目的】科技强国建设离不开世界一流科技期刊的支撑,通过分析和总结《分子植物》建设世界一流科技期刊的经验,探讨我国英文科技期刊提升国际影响力的可能途径和举措。【方法】以《分子植物》为研究对象,分析从创刊到发展为植物科学领域顶尖期刊过程中所遇到的问题和采取的相应举措,提出可供国内其他英文科技期刊参考借鉴的发展模式。【结果】《分子植物》在专职科学编辑团队建设、稿件质量把控和内容建设、国际合作出版、创办品牌学术活动打造围绕期刊的科研社群等方面制定独特策略,实施一系列行之有效的举措,迅速提升国际影响力,成为世界一流科技期刊和领域内的顶尖期刊。【结论】《分子植物》的国际化发展策略和举措以及办刊实践是建设世界一流期刊的有益尝试,对国内其他英文科技期刊探索适合自身发展的卓越之路具有重要的借鉴意义。

关键词：科技期刊国际影响力科技强国《分子植物》

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改善光合作用的光捕获

生命科学 2024年第9期 1160-1167页

作者：许大全陈根云中国科学院分子植物科学卓越创新中心

为了提高光合作用和生物质产量，研究者们试图通过一些方法改善光捕获，诸如减小捕光天线或者降低叶绿素含量、改变与能量耗散有关的蛋白质丰度和选择性地减少向光蛋白(PHOT2)，已经取得一些重要进展。然而，将叶绿素d和叶绿素f导入藻... 详细信息

为了提高光合作用和生物质产量，研究者们试图通过一些方法改善光捕获，诸如减小捕光天线或者降低叶绿素含量、改变与能量耗散有关的蛋白质丰度和选择性地减少向光蛋白(PHOT2)，已经取得一些重要进展。然而，将叶绿素d和叶绿素f导入藻类或高等植物以扩大对太阳光谱利用范围的可行性还有待实验证实。通过优化叶片着生角度提高光合效率和作物产量，如今已经不再只是长期育种选择的结果。利用基因工程技术设计和创制类“聪明冠层”作物正从理想变为现实。合成生物学方法必将使这个策略普遍推广，获得更大的成功。

关键词：光合作用叶绿素能量耗散非光化学猝灭捕光蛋白复合体天线聪明冠层

基于YOLOv5m和CBAM-CPN的单分蘖水稻表型参数提取

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农业工程学报 2024年第2期40卷 307-314页

作者：陈慧颖宋青峰常天根郑立华朱新广张漫王敏娟中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国科学院分子植物科学卓越创新中心植物分子遗传国家重点实验室上海200032 中国农业大学烟台研究院烟台264670

为快速获取单分蘖水稻植株的形态结构和表型参数,该研究提出了一种基于目标检测和关键点检测模型相结合的骨架提取和表型参数获取方法。该方法基于目标检测模型生成穗、茎秆、叶片的边界框和类别,将所得数据分别输入到关键点检测模型检... 详细信息

为快速获取单分蘖水稻植株的形态结构和表型参数,该研究提出了一种基于目标检测和关键点检测模型相结合的骨架提取和表型参数获取方法。该方法基于目标检测模型生成穗、茎秆、叶片的边界框和类别,将所得数据分别输入到关键点检测模型检测各部位关键点,按照语义信息依次连接关键点形成植株骨架,依据关键点坐标计算穗长度、茎秆长度、叶片长度、叶片-茎秆夹角4种表型参数。首先,构建单分蘖水稻的关键点检测和目标检测数据集;其次,训练Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv5s、YOLOv5m目标检测模型,经过对比,YOLOv5m的检测效果最好,平均精度均值(mean average precision,mAP)达到91.17%;然后,应用人体姿态估计的级联金字塔网络(cascaded pyramid network,CPN)提取植株骨架,并引入注意力机制CBAM(convolutional block attention module)进行改进,与沙漏网络(hourglass networks,HN)、堆叠沙漏网络模型(stacked hourglass networks,SHN)和CPN模型相比,CBAM-CPN模型的预测准确率分别提高了9.68、8.83和1.06个百分点,达到94.75%,4种表型参数的均方根误差分别为1.06 cm、0.81 cm、1.25 cm和2.94°。最后,结合YOLOv5m和CBAM-CPN进行预测,4种表型参数的均方根误差分别为1.48、1.05、1.74cm和2.39°,与SHN模型相比,误差分别减小1.65 cm、3.43 cm、2.65 cm和4.75°,生成的骨架基本能够拟合单分蘖水稻植株的形态结构。所提方法可以提高单分蘖水稻植株的关键点检测准确率,更准确地获取植株骨架和表型参数,有助于加快水稻的育种和改良。

关键词：目标检测注意力机制水稻关键点检测骨架提取表型参数单分蘖植株

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引导编辑系统研究进展

华南农业大学学报 2024年第2期45卷 159-171页

作者：林秋鹏朱秀丽马琳莎姚鹏程广东省植物分子育种重点实验室/华南农业大学农学院广东广州510642

引导编辑(Prime editing,PE)系统是一种全新的、革命性的基因组编辑策略。该系统由引导编辑器(Prime editor)组成,包括nCas9(H840A)与逆转录酶(Reverse transcriptase,RT)的融合蛋白;以及包含PBS(Primer binding site)序列和RT模板(RT template,RTT)序列的pegRNA(Prime editing guide RNA)两大部分。PE系统可以在双链不断裂的情况下实现所有12种类型的碱基替换及小片段DNA增删,是精准编辑的全新范式。自2019年开发至今不到4年时间,PE系统作为一种通用的技术平台,已广泛应用于医疗、农业等各个领域,产生了一大批新种质资源、基因治疗药物等优秀应用案例。PE作为目前最灵活、最具发展前景的基因组精准编辑新手段,仍旧存在效率偏低、大片段操纵能力不足、系统组分设计复杂(如pegRNA)、安全性未全面评估等问题,仍需要深入研究。本文详细介绍了PE系统的技术原理及限制因素,全面总结了PE系统自开发以来的优化策略及在动植物系统、医疗领域的应用现状,并对PE的发展前景进行了展望。

关键词：引导编辑系统优化策略农业应用医疗应用

基于正交试验分析不同因素对赛菊芋花叶突变体扦插繁殖的影响

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分子植物育种 2024年

作者：秦贺兰郭佳金莹杉梁芳赵继业李子敬胡雪凡张华北京市园林绿化科学研究院，绿化植物育种北京市重点实验室

为了探索赛菊芋花叶突变体规模化繁殖技术，本试验以最新选育的低耗型赛菊芋花叶突变体为试材，设计枝条不同部位、生根粉浓度和生根粉浸泡时间三因素、三水平正交试验，分析不同因素对其穴盘扦插繁殖育苗的影响。研究结果表明：各因素... 详细信息

为了探索赛菊芋花叶突变体规模化繁殖技术，本试验以最新选育的低耗型赛菊芋花叶突变体为试材，设计枝条不同部位、生根粉浓度和生根粉浸泡时间三因素、三水平正交试验，分析不同因素对其穴盘扦插繁殖育苗的影响。研究结果表明：各因素对花叶赛菊芋扦插生根和抽芽的重要性排序有所不同。插穗部位(A)对平均萌发根系数/苗和平均萌发腋芽数/苗有显著影响(P部枝条作插穗、生根粉浓度为100 mg/L、浸泡时间为60 min。本研究结果为赛菊芋花叶突变体的繁殖和保存提供理论基础，为后续自主知识产权品种的推广应用及变异材料的分子生物学研究提供了材料贮备。

关键词：低耗型园林植物赛菊芋花叶突变体扦插繁殖正交试验设计规模化繁殖

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兰花分子育种技术研究进展

华南农业大学学报 2024年第1期45卷 1-14页

作者：贾思思曾瑞珍张志胜魏倩谢利郭和蓉广东省植物分子育种重点实验室/华南农业大学林学与风景园林学院广东广州510642

兰花具有很高的观赏、药用、食用、生态和文化价值,因其丰富的种类、独特多样的花型、迷人的花色、怡人的香气和神秘的起源受到各国人民的喜爱。分子育种是兰花育种的发展方向,本文对近年来兰花基因组测序、主要育种目标性状的分子遗传... 详细信息

兰花具有很高的观赏、药用、食用、生态和文化价值,因其丰富的种类、独特多样的花型、迷人的花色、怡人的香气和神秘的起源受到各国人民的喜爱。分子育种是兰花育种的发展方向,本文对近年来兰花基因组测序、主要育种目标性状的分子遗传基础和基因克隆以及转基因、基因编辑、分子标记辅助选择育种技术等方面的研究进展进行了综述,并对未来兰花分子育种技术研究的重点和品种创新进行了展望。

关键词：兰花育种分子标记辅助选择转基因基因编辑

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展颖野生稻株高性状的遗传与SD1基因的等位变异分析

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华北农学报 2024年第1期39卷 18-26页

作者：杨先冬刘伟曹利霞李孝辉陆怡傅雪琳华南农业大学农学院广东省植物分子育种重点实验室广东广州510642

为了探究SSSL-B50和华粳籼74(HJX74)株高差异的原因,利用SSSL-B50与HJX74回交构建F2群体进行株高性状遗传分析与基因定位。结果显示,F1植株表现为高秆;260个单株组成的F2群体株高出现分离,高秆植株与半矮秆植株分离比例符合3∶1(χ^(2)=... 详细信息

为了探究SSSL-B50和华粳籼74(HJX74)株高差异的原因,利用SSSL-B50与HJX74回交构建F2群体进行株高性状遗传分析与基因定位。结果显示,F1植株表现为高秆;260个单株组成的F2群体株高出现分离,高秆植株与半矮秆植株分离比例符合3∶1(χ^(2)=0.18<3.84),说明SSSL-B50高秆性状为显性性状,受1对显性等位基因控制。利用IciMapping软件对F2进行连锁分析,将SSSL-B50携带的高秆基因定位在1号染色体代换片段上的标记S18和X161之间38.38~39.07 Mb。候选基因筛选分析发现,定位区间内存在着“绿色革命”基因座位SD1。对展颖野生稻、SSSL-B50及HJX74进行SD1基因测序及序列比对,发现HJX74的CDS序列与展颖野生稻、SSSL-B50相比有280 bp的缺失,导致氨基酸编码提前终止。qRT-PCR结果表明,SD1表达量在SSSL-B50茎秆的第2,3,4节均显著高于HJX74。此外,与前人报道结果相比,展颖野生稻SD1基因编码的氨基酸序列发生了2处改变(E100G、Q339R)。研究结果弄清楚了展颖野生稻单片段代换系SSSL-B50高秆性状受SD1调控,同时从展颖野生稻鉴定到了SD1的新等位型SD1Glu。

关键词：展颖野生稻株高染色体片段代换系基因定位等位型

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不同倍性菊花远缘杂交亲和性及子代倍性研究

园艺学报 2024年第10期51卷 2329-2342页

作者：叶雨晴孙丽萍张一驰李毅徐俊马琛悦牛雅静张蒙蒙戴思兰黄河北京林业大学园林学院花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京实验室园林环境教育部工程研究中心林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京市园林绿化科学研究院绿化植物育种北京市重点实验室北京100102 北京市植物园北京市花卉园艺工程技术研究中心北京100093

以菊属8个野生种及变种、10个栽培种为亲本,设计了60个不同倍性菊花间的远缘杂交组合,采用常规压片法对所有杂交亲本及部分子代的倍性进行鉴定,以分析不同倍性菊花杂交的亲和性。结果表明,不同倍性的菊花栽培种与野生种间远缘杂交亲和... 详细信息

以菊属8个野生种及变种、10个栽培种为亲本,设计了60个不同倍性菊花间的远缘杂交组合,采用常规压片法对所有杂交亲本及部分子代的倍性进行鉴定,以分析不同倍性菊花杂交的亲和性。结果表明,不同倍性的菊花栽培种与野生种间远缘杂交亲和性存在显著差异,四倍体×四倍体、四倍体×五倍体亲和指数最高,五倍体×二倍体、六倍体×二倍体亲和指数最低,但所有倍性差异的杂交组合均能结实、出苗。远缘杂交子代倍性变化十分明显,同倍性组合的子代倍性几乎与亲本一致,不同倍性的杂交组合子代倍性存在多样性。此外,通过使用低倍性菊属野生种间或低倍性野生种与栽培菊花杂交获得的中间种质作为桥梁亲本,能够在一定程度上克服远缘杂交不亲和或亲和性差的问题。

关键词：菊花野生种远缘杂交杂交亲和性倍性桥梁亲本

(CG189R×‘越光’)F群体的遗传偏分离与农艺性状分析及应用

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分子植物育种 2024年

作者：韩伊曼王勤才梁程徐浩扬刘丹胡运高向珣朝西南科技大学植物分子遗传育种实验室西南科技大学水稻研究所

偏分离作为进化的重要动力影响水稻的遗传改良。本研究针对CG189R高产、综合农艺性状优但品质差的特性，将其作为母本，以优质品种‘越光’（Koshihikari）作父本构建的F2群体为材料。通过分析双亲和F2群体中SSR标记和淀粉合成相关基因... 详细信息

偏分离作为进化的重要动力影响水稻的遗传改良。本研究针对CG189R高产、综合农艺性状优但品质差的特性，将其作为母本，以优质品种‘越光’（Koshihikari）作父本构建的F2群体为材料。通过分析双亲和F2群体中SSR标记和淀粉合成相关基因标记的多态性和农艺性状，进一步解析F2群体223个单株的遗传偏分离及其对9个农艺性状的影响。结果显示16对在双亲间存在多态性的SSR标记，在F2群体中只有RM252出现分离，其余的12对标记与CG189R基因型相同，3对标记与‘越光’基因型相同。25对淀粉合成相关基因标记在双亲间存在多态性，在其F2群体中均出现偏分离，其中20对标记在该群体中未发生等位基因分离，不存在杂合带型，分离的5个PUL标记结果也远偏离理论值。所有分子标记检测结果均偏离了孟德尔遗传定律，存在对母本CG189R的遗传偏好性。F2群体9个农艺性状均偏离正态分布，一次枝梗数和结实率偏向父本‘越光’，其余性状偏向母本CG189R，千粒重和每穗实粒数偏离正态分布程度最高。农艺性状与SSR标记和淀粉合成相关基因标记的偏向性一致。从该F2偏分离群体筛选出综合农艺性状好、产量高的5个优异单株，其单株有效穗数与每穗粒数呈显著正相关，打破了二者之间的不利连锁关系，产生了优良变异，该群体可作为构建重组自交系的遗传群体或育种选择群体，以提高后代目标单株的选择效率。

关键词：水稻(Oryza sativa L.) F 群体偏分离淀粉合成相关基因标记农艺性状