摘要:谷物产量是玉米中最关键和最复杂的定量性状。内核长度(KL),内核宽度(kW),内核厚度(KT)和与核大小相关的数百 - 内核重量(HKW)是玉米中与产量相关性状的必不可少的组成部分。通过广泛使用定量性状基因座(QTL)映射和全基因组关联研究(GWAS)分析,已经发现了数千个QTL和定量性状核苷酸(QTN)来控制这些性状。但是,只有其中一些被克隆并成功地用于育种计划。在这项研究中,我们详尽地收集了与四个性状相关的基因,QTL和QTN,进行了QTL和QTN的聚类识别,然后将QTL和QTN簇合并以检测共识热点区域。总共确定了与内核大小相关性状的31个热点。他们的候选基因被预测与调节内核发展过程的众所周知的途径有关。可以进一步探索识别的热点,以进行细化和候选基因验证。最后,我们提供了高产和优质玉米的策略。这项研究不仅会促进因果基因的克隆,还可以指导玉米的繁殖实践。
作者:KJ Zimba · 2022 年 · 被引用 7 次 — 挥发性防御化合物通常充当害虫的威慑剂或引诱剂,因此可能被捕食者和寄生蜂利用作为宿主位置线索……
图 2 玉米雌花序穗的雌性化。AI 玉米穗发育的 SEM。A 未成熟穗显示抑制苞片(SB)腋中 SPM 的规则叶序。B SPM 分成两个 SM。C、D SM 形成两个颖片(GL)原基并产生两个 FM,即上部(UFM)和下部(LFM)。EH UFM 形成花器官原基,心皮的周围细胞形成雌蕊脊(GR),变成称为花丝的长柱头。I 去除 GL 露出 LFM,它也形成花器官原基,但在发育早期中止。JA 从穗尖长出一簇花丝。K 穗中生殖分生组织转变(左)和小穗雌性化(右)的示意图。L,外稃;P,内稃;ST,雄蕊; PI,雌蕊;O,胚珠。比例尺:100 μm。
摘要:玉米(Zea mays)是保障世界粮食供应的最重要谷类作物之一。世界人口不断增长,需要新的方法来促进和加速玉米育种。作为一种强大的工具,CRISPR/Cas 系统彻底改变了功能基因组学和作物育种领域。与杂交育种和转基因育种相比,基于 CRISPR/Cas 的基因组编辑育种将为快速培育具有所需特性的新型玉米品种带来新机遇。本文,我们回顾了 CRISPR/Cas9 系统在玉米改良中的应用。我们还讨论了新的 CRISPR/Cas 技术(如碱基编辑器、引物编辑器和多重基因组编辑)对未来玉米育种的潜力。此外,还讨论了基因组编辑育种面临的挑战。关键词:玉米、CRISPR/Cas、基因组编辑、玉米育种
i. CRM AOCS 0306-H10 仅可用于 1) 用于 (a) 检测 T25 的存在或 (b) 量化 T25 的测定;或 2) 用于确定测定是否与 CRM AOCS 0306-H10 发生交叉反应。CRM AOCS 0306-H10 不得用于其他目的。具体而言,CRM 不得用于开发 T25 或其中存在的性状的检测方法。CRM 0306-H10 出售给任何购买者并不代表任何其他权利,包括任何待批或已授予的 BASF Agricultural Solutions Seed US LLC 专利或其他 BASF Agricultural Solutions Seed US LLC 知识产权,这些知识产权可能保护 CRM 或 T25 或其中存在的性状或 T25 的检测方法。ii.任何购买者不得转售或重新分发 CRM AOCS 0306-H10 或其任何摘录或部分,除非购买者所在国家的国家法律要求转售或重新分发。
1 北京科技大学顺德研究生院中植国际农业生物科学研究院,北京 100024,中国;b20180388@xs.ustb.edu.cn (XL);b20200413@xs.ustb.edu.cn (SZ);b20190393@xs.ustb.edu.cn (YJ);b20190395@xs.ustb.edu.cn (TY);b20190392@xs.ustb.edu.cn (CF);houquancan@ustb.edu.cn (QH);suoweiwu@ustb.edu.cn (SW); xieke@ustb.edu.cn (KX) 2 北京主要作物生物技术育种工程实验室,北京国际生物技术育种科技合作基地,北京固得威科技有限公司,北京 100192,中国 * 通讯地址:xuelian@ustb.edu.cn (XA); wanxiangyuan@ustb.edu.cn (XW); 电话:+86-137-1768-5330 (XA); +86-186-0056-1850 (XW) † 这些作者对本文贡献相同。
在过去的几十年中,植物生物技术的进步允许开发转基因的玉米品种,这些品种显着影响了农业管理并改善了全球的谷物产量。迄今为止,转基因的品种占世界玉米培养区域的30%,并结合了除草剂,昆虫和疾病耐药性,非生物胁迫耐受性,高产量和提高的营养质量等性状。玉米转化是转基因玉米发展的先决条件,不再是主要的瓶颈。使用形态调节剂的方案已显着发展,以增加转化频率和基因型独立性。使用稳定或瞬态表达和组织培养方法的新兴技术,例如使用RNA引导的内核酸酶系统作为一个体内所需的靶标的突变器,同时双倍型产生和编辑/单倍倍倍倍型诱导者介导的基因组介导的基因组编辑和plulen presection sextres sextress sex sepress,本综述总结了玉米转换方案,技术和应用的重大进展,并讨论了当前状态,包括针对特征发展的管道以及与当前和未来的基因和遗传修改和遗传编辑的玉米品种有关的调节问题。
精准 DNA 核酸酶工具(尤其是 CRISPR/Cas9)的出现,使得小型实验室也能通过基因编辑进行靶向基因破坏。载体设计和组装的简单性意味着,在分子克隆或基因工程方面缺乏技术经验的研究人员也可以在感兴趣的基因中产生靶向突变,用于功能性遗传表征。然而,使用 CRISPR 进行功能性遗传研究的可及性和可行性的提高并不意味着该过程一定是快速、简单或廉价的。在玉米中使用基于 CRISPR 的基因破坏的一个主要瓶颈是获得转化方案或服务,但这些领域正在迅速扩展。其他制约因素集中在分离有用的 CRISPR 生成的等位基因所需的成本、时间和空间,这些等位基因以所需的组合和适当的遗传背景进行功能分析。本文讨论了这些较少考虑但很重要的限制,并提出了简化可用于功能性遗传研究的实验性植物开发的建议。 2012 年,CRISPR/Cas9 首次被证明可在哺乳动物细胞中发挥作用 [ 1 ],此后,该技术便席卷了分子遗传学领域。CRISPR 已被用于许多不同种类的植物和动物,已成为一种通用的靶向遗传操作工具,无论是基因破坏、基因替换还是更复杂的应用。许多优秀的评论涵盖了 CRISPR 生物化学机制 [ 2 , 3 ]、CRISPR 的多种应用 [ 4 , 5 ],以及使用 CRISPR 的技术考虑,包括 gRNA 设计和载体构建/递送 [ 6 , 7 ]。尽管 CRISPR 的潜在用途令人难以置信地多样化和令人兴奋,但迄今为止,CRISPR/Cas9 在植物中最常见的用途是作为基因编辑工具,用于导致功能丧失的敲除等位基因。本文将重点介绍在这种基因破坏环境中使用 CRISPR 作为植物(特别是玉米)功能遗传学资源的实际考虑。为了便于讨论,需要介绍一些有关 CRISPR 生物学和使用的基本概念。CRISPR/Cas9 工具集是一个双组分系统,由 DNA 核酸酶 (Cas9) 组成,它使用单独的单链向导 RNA (gRNA) 来识别和切割特定的 DNA 序列。通过稳定或瞬时表达 Cas9 和
使用形态学基因婴儿繁荣(BBM)和wuschel2(WUS2)以及新的三元构建体增加了基因型范围和可用于玉米转化的外植体的类型。进一步优化BBM / WUS2的表达模式已导致快速玉米转化方法,这些方法更快,适用于更广泛的近交范围。但是,BBM / WUS2的表达会损害再生植物的质量,从而导致不育。我们推论转化后的剪切形态基因,但在再生之前会增加肥沃的T0植物的产生。我们开发了一种使用诱导位点特异性重组酶(CRE)来消除形态学基因的方法。在早期胚胎发育中使用了受发展调控的启动子,例如OLE,GLB1,END2和LTP2,以驱动CRE的CRE切除,并以25-100%的速度产生切除的事件。利用切除激活的可选标记的一种不同的策略,以53 - 68%的速度产生了切除的事件;但是,转化频率较低(13-50%)。使用诱导热冲击启动子(例如hsp17.7,hsp26)表达CRE,以及组织培养条件和构造设计的改善,导致T0转化的高频(29-69%),切除(50 - 97%),可用的质量事件(4--15%)(4-15%),几乎没有Escapes(非TransgaInic; 14 - 17%; 14 - 17%; 14 - 17%;该方法产生的转基因事件不含形态学和标记基因。
MaizeCUBIC 是一个免费数据库,描述了玉米 CUBIC 群体(24 个创始种和 1404 个近交后代)的基因组变异、基因表达、表型和数量性状位点 (QTL)。该数据库不仅包含之前已鉴定的超过 1400 万个单核苷酸多态性 (SNP) 和 43000 个插入/缺失信息,还包含本研究中新鉴定的 660000 个结构变异 (SV) 和 600000 个新序列,代表了多样化群体的全面高密度变异图谱。基于这些基因组变异,该数据库将显示每个后代的镶嵌结构,反映亲本基因组之间的高分辨率重组。该数据库还包括在五个地点对亲本和后代测量的总共 23 个农艺性状,这些地点代表了中国玉米的主要种植区。为了进一步探索基因型-表型关系,采用了两种不同的全基因组关联研究 (GWAS) 方法来剖析 23 种农学性状的遗传结构。此外,还开发了基本局部比对搜索工具和引物设计工具,以促进后续分析和实验验证。所有原始数据和相应的分析结果都可以通过用户友好的在线查询和 Web 界面动态可视化以及可下载文件访问。这些数据和工具为玉米和其他作物的遗传和基因组研究提供了宝贵的资源。
