1 中国科学院动物研究所,中国科学院动物生态与保护生物学重点实验室,北京,中国 2 中国科学院大学生命科学学院,北京,中国 3 新疆农垦科学院畜牧兽医研究所,石河子,中国 4 新疆农垦科学院,绵羊遗传改良与健康养殖国家重点实验室,石河子,中国 5 中国农业大学动物科技学院,北京,中国 6 宁夏回族自治区农林科学院动物科学研究所,宁夏银川,中国 7 动物和草地研究与创新中心,Teagasc,Moorepark,Fermoy,科克,爱尔兰 8 意大利皮亚琴察天主教大学动物科学、食品与营养系 9 克尔曼 Shahid Bahonar 大学农学院动物科学系,伊朗克尔曼 10 伊朗德黑兰帕亚梅诺尔大学农业系 11 俄罗斯联邦莫斯科州 LK Ernst 畜牧业科学中心 12 奥地利维也纳兽医大学动物育种与遗传学研究所 13 捷克共和国伊赫拉瓦州立兽医研究所病毒学系 14 意大利巴里莫罗巴里大学生物科学、生物技术和生物制药系 15 德国吉森尤斯图斯-李比希大学动物育种与遗传学系 16 埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴国际干旱地区农业研究中心 (ICARDA) 小反刍动物基因组学 17 英国诺丁汉大学生命科学学院中国农业科学院畜牧研究所,畜牧与牧草遗传资源联合实验室,中国北京 19 国际畜牧研究所(ILRI)畜牧遗传项目,肯尼亚内罗毕 20 国际畜牧研究所(ILRI)畜牧遗传项目,埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴 21 爱丁堡大学罗斯林研究所热带畜牧遗传与健康中心(CTLGH),英国中洛锡安郡复活节布什 22 阿尔伯塔大学生物科学系,加拿大艾伯塔省埃德蒙顿 23 阿尔伯塔省政府鱼类和野生动物执法处法医科,加拿大艾伯塔省埃德蒙顿 24 芬兰自然资源研究所(卢克)生产系统,芬兰约基奥宁 25 卡迪夫大学生物科学学院,英国卡迪夫卡西斯公园 26 卡迪夫大学可持续场所研究所,英国卡迪夫荷兰乌得勒支 28 联邦科学与工业研究组织农业与食品,昆士兰生物科学区,圣卢西亚,布里斯班,昆士兰州,澳大利亚 † 这些作者对本研究贡献相同。 * 通讯作者:电子邮件:menghua.li@cau.edu.cn。副主编:Yuseob Kim
• 预计在 3-5 年内获得第一批结果 • 使用反义分子特异性抑制生殖细胞发育导致不育 • 直接应用于生产用蛋 • 正常发育和生产条件 • 方法正在开发中 • 监管环境不确定
作物野生近缘种是作物改良的宝贵等位基因来源,包括适应气候变化和新出现疾病。然而,由于连锁累赘,来自野生近缘种的基因渗入可能会对理想性状(包括产量)产生有害影响。在本文中,我们分析了野生基因渗入在栽培向日葵自交系中的基因组和表型影响,以估计连锁累赘的影响。首先,我们生成了七种栽培向日葵和一种野生向日葵基因型的参考序列,以及另外两种栽培品种的改良组装体。接下来,依靠之前从野生供体物种生成的序列,我们鉴定了栽培参考序列中的基因渗入,以及它们所包含的序列和结构变体。然后,我们使用岭回归最佳线性无偏预测 (BLUP) 模型来检验基因渗入对栽培向日葵关联作图群体中表型性状的影响。我们发现基因渗入给栽培向日葵基因库带来了大量序列和结构变异,包括 3,000 多个新基因。虽然基因渗入降低了蛋白质编码序列的遗传负荷,但它们大多对产量和品质性状产生负面影响。在栽培基因库中发现的高频率基因渗入比低频率基因渗入的影响更大,这表明前者可能是人工选择的目标。此外,来自亲缘关系较远的物种的基因渗入比来自栽培向日葵野生祖先的基因渗入更容易适应不良。因此,育种工作应尽可能集中在密切相关且完全兼容的野生亲属上。
现在可以理解,渗入可以充当强大的进化力,提供了31种遗传变异,可以影响性状进化的过程。渗入还引起了共有的32个进化史,该历史不会被物种系统发育所捕获,可能会使使用物种树的33个进化分析复杂化。这种分析通常是对跨物种的基因34表达数据进行的,其中数千个性状值的测量允许35个强大的推论,同时控制共享的系统发育。在这里,我们提出了一个布朗36运动模型,用于在多种族网络联合37框架下进行定量性状演化,这表明当数千种定量性状平均时,渗入可以产生38个进化的明显收敛模式。我们使用来自野生番茄属40茄的胚珠中的全转录组表达数据来测试我们的理论39预测。检查两个子层都有两者都有特种后渗入的证据,即41,但在其幅度上有很大差异,我们发现进化模式是一致的42,与胚珠基因表达的符号和幅度的渗入历史保持一致。43此外,在渗入速率较高的子层中,我们观察到局部基因树拓扑与表达相似性之间的相关性44,这暗示了渗入45个CIS调节性变化在产生这些宽尺度模式中的作用。48我们的结果揭示了一般作用46在数千种定量性状47的变化模式中渗入的一般作用46,并使用简单的模型信息预测为这些效果提供了一个框架。
花生根结线虫 (Meloidogyne arenaria; PRKN) 是一种微小的蛔虫,会捕食许多作物的根,包括栽培花生 ( Arachis hypogaea )。如果不采取缓解措施,这些蛔虫会导致种植者产量大幅下降。2020 年,PRKN 导致佐治亚州的花生作物价值下降了 3%。为了对抗这种害虫,20 世纪 90 年代,一种来自野生近缘种 (A. cardenasii ) 的强大抗性基因被渗入花生中。基因研究表明,这种基因渗入覆盖了栽培花生 A09 染色体的 ~92%。研究还发现,基因渗入的上部产生强抗性,而下部产生中等抗性。除此之外,人们对造成抗性的基因的确切位置知之甚少。本研究的目的是对重组花生品系进行 PRKN 温室测定。希望这些试验的结果能够进一步加深对这种基因渗入的了解,从而帮助育种者培育出具有稳定和强大抗性的优良品种。
salix属(柳树)中的几乎所有物种都是富裕的,柳树具有可变的性别确定系统,这种变量在维持物种屏障中的作用相对未经测试。我们首先分析了两个物种的性别确定系统(SDS),即Salix Cardiophylla和Salix Interior,它们在Salix系统发育中的位置使它们对于理解亲属中发现的性染色体更换的立场至关重要,并且从其亲属中发现了性染色体,这将系统从雄性(XX/XY)转换为女性(ZW/ZZ/ZZ)heterogamemety。我们表明,这两个物种均具有男性异质体,在15号染色体上具有性别连接区域(SLR)(称为15倍系统)。SLR分别占整个参考染色体的21.3%和22.8%。通过构造系统发育树,我们确定了所有具有已知SDS的物种的系统发育位置。祖先SDS角色状态的重建表明,15倍系统可能是柳树中的祖先状态。的15倍至15zW和15倍至7倍的失误可能导致了Salix的早期形态,并引起了Vetrix和Salix进化枝的主要组。最后,我们根据常染色体和SLR分别测试了系统发育树中物种之间的渗透率。在15倍,15zW和7倍的物种中观察到,显示出降低的渗入,尤其是15zW和7倍物种之间的基因流动较少。 我们认为,尽管柳树物种形成中的SDS失误可能不会产生完全的生殖屏障,但SLR的演变在防止渗入和维持物种边界方面起着重要作用。,显示出降低的渗入,尤其是15zW和7倍物种之间的基因流动较少。 我们认为,尽管柳树物种形成中的SDS失误可能不会产生完全的生殖屏障,但SLR的演变在防止渗入和维持物种边界方面起着重要作用。显示出降低的渗入,尤其是15zW和7倍物种之间的基因流动较少。我们认为,尽管柳树物种形成中的SDS失误可能不会产生完全的生殖屏障,但SLR的演变在防止渗入和维持物种边界方面起着重要作用。
我们通过 CRISPR–Cas9 编辑 12 个优良玉米自交系中的蜡质等位基因,创造了蜡质玉米杂交种,这一过程比使用回交和标记辅助选择的传统性状基因渗入快了一年多。在 25 个地点进行的田间试验表明,CRISPR-蜡质杂交种在农艺上优于基因渗入杂交种,平均每英亩产量高出 5.5 蒲式耳。玉米蜡质基因 (Wx,也称为 Wx1) 编码一种颗粒结合的 NDP-葡萄糖-淀粉葡萄糖基转移酶,该酶负责延长直链淀粉中葡萄糖聚合物的线性链 1。野生型 (WT) 种子淀粉由~25% 直链淀粉和~75% 支链淀粉组成,而功能丧失的 wx 突变种子淀粉则由~100% 的支链淀粉组成,这使胚乳具有像蜡烛一样暗淡而光滑的外观 2 ,因此得名“糯玉米”。糯玉米淀粉用于造纸和粘合剂工业,并在食品工业中用作稳定剂和增稠剂 3 。美国每年在约 500,000 英亩的土地上生产约 8000 万蒲式耳糯玉米。有~200 个 wx 突变等位基因是自发产生的,通过随机诱变产生的,或通过非优良品系中的 CRISPR-Cas 靶向诱变产生的 4,5 。其中,wx-C 等位基因是现代商业糯玉米杂交种中使用最广泛的 wx 供体。商业化糯玉米杂交种是通过将 wx 突变基因渗入优良自交系而开发的。基因渗入通常需要与轮回亲本回交六到七代并自交才能获得用于商业化杂交生产的自交系。糯玉米杂交种的产量比对应的非糯玉米杂交种低约 5% 3 。产量降低的原因尚不清楚;可能是由于性状基因渗入造成的连锁累赘或 wx 突变导致的淀粉性质改变。使用 CRISPR-Cas9 进行基因组编辑和改进的转化技术 6 – 9 有可能缩短糯玉米杂交种的上市时间并消除回交过程中出现的连锁累赘。我们报道了使用 CRISPR-Cas9 和形态发生基因直接在 12 个优良玉米自交系中产生糯玉米缺失等位基因并进行多点产量测试的情况,所有这些过程耗时三年,这比基因渗入方法快得多。使用图 1a 中概述的策略,在优良自交系中生成了两个蜡质缺失等位基因,即 4 千碱基 (kb) 和 6 kb 缺失。为了在自交系 PH184C 中生成 4 kb 缺失系,将编码基因组编辑试剂 (指导对 CR1/CR3 和 Cas9;补充图 1) 的 DNA 引入未成熟胚胎中
一般情况下,进行漏气测试是为了评估防水性。测试从将测量工具放入胶囊开始。接下来,向胶囊和主阀供应压力相等的空气,然后关闭阀门。如果胶囊中的空气没有渗入测量工具,则胶囊的气压将保持与主阀中的气压相等,差压计将继续指向中心。但是,如果有一些空气渗入测量工具,它将产生差压计指示的气压差。因此,检测气压差是判断泄漏的标准。ABS 防冷却液卡尺和防冷却液千分尺的每一台都以这种方式测试漏气情况,以帮助确保产品质量。
尽管天堂鸟在形态、行为和求偶策略上存在很大差异,但它们偶尔也会杂交,甚至跨属杂交。许多这样的天堂鸟杂交种最初是根据与已知物种相比的巨大形态差异而被描述为不同物种的。如今,这些标本一般根据形态评估而被认定为杂交种。几个世纪以来,天堂鸟的杂交标本一直让博物学家着迷,它们被收集起来并保存在自然历史收藏中。在本研究中,我们在博物馆组学框架中利用这一宝贵资源,评估了大多数已描述的属间杂交种和一些属内杂交种的基因组组成。我们发现,大多数被研究的标本是第一代杂交种,而且在大多数情况下,亲本种类与之前的形态学评估相符。我们还发现了两个由不同属间基因渗入杂交产生的标本。此外,两个标本表现出杂交形态,但没有可识别的杂交信号,这可能表明少量的基因渗入可能产生很大的形态效应。我们的研究结果为自然界中天堂鸟属间同时发生的基因渗入杂交提供了直接证据,尽管它们的形态和求偶场交配行为存在显著差异。