大米是全球一半人口的主食。基于表型的传统和标记辅助选择方法已用于稻米改进,但它们既耗时,昂贵又富有劳动力。因此,提高水稻产量的新型育种策略的研究和实施是一个很高的优先事项。基因组选择(GS)为克服这些局限性铺平了道路(Yu等,2016)。有效应用GS育种模型的主要因素是建造具有涵盖目标选择材料的基因组多样性的大规模培训人群(Fu等,2022)。然而,在应用水稻育种计划中的一般人群的实际实施仍处于新生阶段,并且对各种特征的基因组可预测性的全面评估尚未进行。为建造一个普遍代表的培训人群,我们编制了第一个中国耕种的水稻人口(CCRP),其中包括来自25个中国省份的4015个水稻加入,涵盖了五个主要的水稻种植地区,这些地区占中国年总水稻种植面积的99%以上(图1A; tables S1和S2)。这些加入包括1943年的Indica和2072 Japonica水稻加入,其中96%以上是品种和育种线(图1B;表S1和
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。
水稻是世界上种植最广泛、最重要的主粮作物之一。随着世界人口的增加,水稻产量增长速度放缓,导致产量无法满足日益增长的人类消费者的需求。据预测,到 2050 年世界人口预计将达到 97 亿,全球粮食产量可能需要增长 70% 以上才能满足世界粮食需求 [1]。除了气候变化之外,干旱、高温等频繁发生的灾害也威胁着水稻的产量和品质;为了解决这些问题,必须采用快速有效的遗传改良策略。近年来,水稻基因组学的进展对于水稻遗传改良技术和方法的进步至关重要。基因组学包括结构基因组学、功能基因组学、表观遗传学和比较基因组学 [2,3]。利用基因组信息可以帮助育种者精确定位关键基因模块,分析基本性状的潜在机制,并为遗传改良提供指导 [4,5]。上个世纪,水稻基因组学研究取得了长足进步。1998 年,水稻基因组研究计划进入基因组测序的新阶段,为揭示水稻物种完整基因组序列信息提供了绝佳机会[6]。近年来,“(3K 水稻) 水稻基因组计划”在揭示全球所有水稻种质资源的基因组多样性方面取得了重要进展[7]。基因组学辅助育种的发展加深了我们对水稻遗传背景下关键性状和数量性状位点 (QTL) 的传递和渗透的理解。这一进展为加强水稻育种过程提供了重要帮助[8]。此外,随着基因组知识和技术的不断进步,水稻杂种优势遗传及其分子基础研究取得了重大进展。然而,了解其潜在机制
Section 3 – Genomic Selection : What is the Value Proposition ................................................................................................. 12 More Accurate Breeding Values ........................................................................................................................................................... 12 Selection Decisions Early in Life ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ......................................................................................................................................................... 14 Other Benefits ........................................................................................................................................................................................... 14 What Genomics is Not .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
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浙江师范大学生命科学学院国家级生物学实验教学示范中心,浙江金华 321004 摘要:CRISPR/Cas9 基因编辑技术在作物育种中具有重要的应用价值,了解和掌握该技术将为生物学、农学及相关专业的学生从事科研和工作奠定坚实的基础。为将 CRISPR/Cas9 技术融入高校实验教学课程,设计了题为“利用 CRISPR/Cas9 技术增强水稻对白叶枯病的抗性”的创新教学实验。实验内容包括:
Maeda, A., S. Takenaka, T. Wang, B. Frink, T. Shikanai 和 M. Takenaka (2022) DYW 脱氨酶结构域对靶标 RNA 编辑位点的邻近核苷酸有明显的偏好。Plant J. 111: 756–767。Melonek, J., J. Duarte, J. Martin, L. Beuf, A. Murigneux, P. Varenne, J. Comadran, S. Specel, S. Levadoux, K. Bernath-Levin 等人 (2021) 小麦细胞质雄性不育和育性恢复的遗传基础。Nat. Commun. 12: 1036。Mok, BY, MH de Moraes, J. Zeng, DE Bosch, AV Kotrys, A. Raguram, F. Hsu, MC Radey, SB Peterson, VK Mootha 等人(2020) 细菌胞苷脱氨酶毒素可实现无 CRISPR 的线粒体碱基编辑。《自然》583:631-637。 Mok, YG, S. Hong, S.-J. Bae, S.-I. Cho 和 J.-S. Kim (2022) 植物叶绿体 DNA 的靶向 A 到 G 碱基编辑。《自然植物》8:1378-1384。 Motomura, K., Z. Moromizato 和 S. Adaniya (2003) 源自 Oryza rufipogon 的水稻品系 RT102 细胞质雄性不育的遗传和育性恢复。《日本热带农业杂志》 47: 70–76. Nakazato, I., M. Okuno, H. Yamamoto, Y. Tamura, T. Itoh, T. Shikanai, H. Takanashi, N. Tsutsumi 和 S. Arimura (2021) 拟南芥质体基因组中的靶向碱基编辑。纳特。植物 7:906–913。 Nakazato, I.、M. Okuno、C. Zhou、T. Itoh、N. Tsutsumi、M. Takenaka 和 S. Arimura (2022) 拟南芥线粒体基因组中的靶向碱基编辑。过程。国家。阿卡德。科学。美国 119:e2121177119。 Nakazato, I., M. Okuno, T. Itoh, N. Tsutsumi 和 S. Arimura (2023) 质体基因组碱基编辑器 ptpTALECD 的表征与开发。Plant J. 115: 1151–1162。Omukai, S., SI Arimura, K. Toriyama 和 T. Kazama (2021) 线粒体开放阅读框 352 的破坏可部分恢复细胞质雄性不育水稻花粉的发育。Plant Physiol. 187: 236–246。Takei, H., K. Shirasawa, K. Kuwabara, A. Toyoda, Y. Matsuzawa, S. Iioka 和 T. Ariizumi (2021) 两个番茄祖先 Solanum pimpinellifolium 和 Solanum lycopersicum var 的从头基因组组装。 cerasiforme,通过长读测序。DNA