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[前沿资讯 ] 发现新的水稻黑条矮缩病抗性基因 进入全文
江苏农业科学院
水稻病毒病有水稻“癌症”之称，严重威胁水稻的生产安全。近年来，由水稻黑条矮缩病毒（RBSDV）和南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）引起的病毒病对我国的水稻生产危害严重，后者被农业农村部列为水稻上仅有的两个一类农作物病虫害之一。江苏农业科学院周彤团队近20年以来一直致力于水稻病毒病的研究，在水稻病毒病的抗性鉴定与评价方法、抗性资源筛选、以及抗病基因的发掘与利用等方面开展了深入系统的研究，取得了重大突破和一系列阶段性成果。在该研究中，通过对水稻资源的自然接种和人工接种鉴定，筛选出高抗水稻黑条矮缩病的水稻品种乌壳。利用乌壳构建的分离群体，定位了抗黑条矮缩病的QTL，其中第6染色体上的QTL qRBSDV6效应最强，位于1.8 Mb的区间内。通过对该区段内基因的序列对比分析，筛选出蛋白质功能区域在亲本间存在差异的候选基因进行转基因验证。发现OsGLK1过表达后转基因植株的抗性显著增强。同时，使用RNAi干扰抑制OsGLK1的表达后，转基因植株对黑条矮缩病的抗性显著降低。结果表明OsGLK1是主效QTL qRBSDV6的功能基因，其编码蛋白含有Myb结构域，属于Golden 2-like1转录因子家族。这是该团队继首次公布水稻RBSDV抗性基因OsAP47后鉴定出的水稻上第二个RBSDV抗性基因，这一结果对水稻品种的抗性改良具有重要意义。
[前沿资讯 ] 杂交水稻全程机械化制种关键技术研究取得新进展 进入全文
福建省农业科学院
种子是农业的“芯片”，水稻种子是保障粮食安全的关键，我国水稻常年种植面积约4.5亿亩，其中杂交水稻占50%，年用种量超过2.2亿公斤。杂交水稻制种产量的高低和种子质量的好坏，直接关系到杂交水稻的生产发展与粮食安全。针对福建省省杂交水稻制种用工多以及种子收晒难导致制种规模难以扩大的问题，福建省农业科学院水稻研究所水稻遗传育种科技创新团队历经9年联合科技攻关，取得了创新性成果。开展密集烤房干燥水稻种子技术研究，首创密集烤房干燥水稻种子技术，实现种子及时烘干，提高种子质量；发明的静态批式谷物烘干机在保持卧式烘干机的优点下，实现种子破损率低和自动进出仓；开展杂交水稻制种授粉后立即割除父本技术研究，明确授粉后割除父本时间、父本高度、稻秆放置等技术指标，实现阴雨天气种子迅速抢收，促进制种增产增收；优化福建省杂交水稻制种母本机插技术，研发制种专用插秧机并成为主流机型，开展了育秧、母本机插、单行父本机插等技术研究，集成一套适于福建丘陵山区的杂交水稻机械化制种技术，在耕整、育插秧、喷施农药及赤霉素、父本割除、收获、烘干等环节实现机械化。该成果获得授权专利7件，其中发明专利1件；制定了福建省地方标准《密集烤房干燥水稻种子技术规程》，入选福建省农业主推技术2项，发表论文12 篇。2019-2021年在我国杂交水稻制种区域累计推广188.8万亩次，新增稻种1483.9万千克，新增产值3.2亿元，节约成本1.0亿元，增收节支4.2亿元。其中利用密集烤房干燥种子量占全省制种总产量的77.2%。
[前沿资讯 ] 节水抗旱稻新品种“沪旱1516”成功转化 进入全文
上海农业科学院
11月9日上午，上海农业科学院基因中心选育的节水抗旱稻“沪旱1516”单一品种在第三个区域达成独占实施许可交易。“籼型常规节水抗旱稻‘沪旱1516’湖南省、湖北省15年独占实施许可”项目通过上海农村产权交易所竞价系统完成报价，并在上海国际商品拍卖有限公司拍卖平台落锤，经过3位意向竞买人实时在线13轮竞价，最终实现交易溢价30%，受让方为江西俊谷生物科技有限公司。此项成果转化也是首次组织操作的单一品种分区域实施许可的新方式。此前，“‘沪旱1516’ 江西省、福建省15年独占实施许可”项目以及“‘沪旱1516’ 安徽省、江苏省15年独占实施许可”项目均通过上海农村产权交易所分别转化给江西俊谷生物科技有限公司和安徽荃银高科种业股份有限公司。“沪旱1516”是首个即将通过国审的籼型常规节水抗旱稻品种，取得了植物新品种权（CNA20191006109），其在长江中下游作一季稻种植，全生育期114.5天，比对照早熟0.5天，结实率86.9%，千粒重22.6克。抗性:中感稻瘟病；抗旱性3级；中感白叶枯病；中抗褐飞虱；抽穗期耐热性强。米质达部标三级。2019－2020年参加长江中下游节水抗旱稻组区域试验，两年区域试验平均亩产553.8千克，比对照增产2.2%。目前，基因中心的节水抗旱稻系列品种已转化给上海天谷、江苏丰大、安徽荃银高科、湖北中垦锦绣华农、四川荃银天府、江西俊谷等种业企业。中心将继续与合作企业共同携手，在节水抗旱稻的科技研发、应用推广、配套栽培技术、市场服务等各个领域紧密合作，共同推进节水抗旱稻事业的发展，助力我国乡村振兴、粮食安全、食品安全和生态安全。
[前沿资讯 ] 科技创新进展：利用基因编辑技术调控水稻遗传重组频率 进入全文
中国水稻研究所
近日，中国水稻研究所王克剑团队在植物学知名期刊Plant Communications在线发表了题为“Manipulation of genetic recombination by editing the transcriptional regulatory regions of meiotic 0gene in hybrid rice”的文章。该研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对水稻重组关键基因HEI10的转录调控区域进行编辑，不同等位突变植株不仅保证了减数分裂期染色体的正常分离，还保留了较高的结实率，同时突变植株中遗传重组频率也发生了不同程度的增加或减少，文章结果表明通过对单个重组关键基因转录调控区域的编辑可以实现对遗传重组的正向和负向调控，为加速新品种的培育，缩短育种周期提供重要理论基础和技术支撑。遗传重组是动植物遗传育种过程中遗传多样性的主要来源之一，其特异发生在生殖发育的减数分裂时期，增加遗传重组频率可以提高遗传多样性，促进新组合的产生；而重组频率的减少则可以保持已聚合优异性状的稳定。此外，遗传重组的完全消失甚至可用于实现杂种优势的固定与稳定遗传。在多数动植物中，每条染色体上一般只发生1-2次的重组，且重组发生的位置受到严格的限制。目前为止，已在不同物种中克隆了众多调控遗传重组的基因。然而，这些基因的突变植株通常会表现出结实率严重下降，甚至完全不育的表型，从而限制了相关突变体在遗传育种中的应用。研究人员首先分别对水稻HEI10基因的启动子区域和5′UTR区域进行了多靶点敲除，获得了一系列纯合突变或双等位突变材料。其中，启动子区域被编辑的突变体中HEI10基因的表达量表现不同程度降低，相反，5′UTR区域被编辑的突变体中HEI10基因的表达量表现不同幅度升高。表型性状调查显示，突变体的营养生长和花粉育性与野生型相比没有明显的差异，并且植株保持了较高的结实率。通过细胞学观察发现这些突变体的染色体能够正常分离，但是，对减数第一次分裂中期二价体的形态进行统计结果显示重组交换的数目可能发生了变化。随后，研究人员进一步通过遗传学分析检测了遗传重组的变化规律与基因表达之间的关系，在启动子区域被编辑的突变体中，重组频率随着HEI10基因表达水平的降低而减少；在5′UTR区域被编辑的突变体中，重组频率随着HEI10基因表达水平的升高而增加。遗传干涉的统计结果显示，重组频率减少的突变体干涉强度增强，而重组频率增加的突变体干涉强度减弱，表明遗传干涉与重组频率呈现一定的负相关性。该研究揭示了通过对单个关键基因进行编辑可以实现水稻遗传重组的正向和负向调控。已有研究表明有大量基因参与遗传重组的形成过程，因此，研究人员提出通过对更多关键基因进行同步编辑，有望实现对遗传重组更大幅度的调控。此外，由于遗传重组过程在不同动植物中较为保守，该研究思路也有望适用于其它动植物的理论研究和新品种培育。
[前沿资讯 ] 研发出新一代遗传育种智能模拟平台 进入全文
中国农业科学院作物科学研究所
中国农业科学院作物科学研究所作物生物信息学及应用创新团队自主研发了新一代模块化遗传育种智能计算机仿真模拟Blib平台，为作物育种方法和育种流程的比较和优化、生物信息和遗传大数据的有效育种利用、分子设计育种和全基因组选择等领域的研究工作提供了实用的模拟预测和决策支持计算机工具，相关研究结果已经获得国家版权局计算机软件著作权登记证书（登记号：2020SR123853），并于近日在线发表于《生物学通讯（Communications Biology）》上。育种是一个复杂和长期的过程。不同育种家采用不尽相同的育种方法，理论上或通过田间试验比较不同方法的育种成效是十分困难的。采用模拟预测方法可以建立较为真实的遗传模型，在育种家进行田间试验之前，对育种程序中的各种因素进行模拟筛选和优化，提出最佳的亲本选配和后代选择策略，从而提高育种过程中的预见性。计算机仿真模拟工具研发是开展模拟研究的前提。研究人员构建了一个适合于所有二倍体物种（或减数分裂行为与二倍体相似的多倍体物种）的通用计算机仿真模拟平台，称之为Blib。平台能够处理目前已知的所有遗传模型，包括细胞质信息、细胞核基因组信息、加性-显性-上位性效应模型、遗传连锁、突变、雌雄配子育性等；可以模拟产生各种类型的遗传和育种群体，包括自交群体、杂交群体、随机交配群体、无性系繁殖群体；有选择群体、无选择群体等等。基于Blib平台，开发了适宜于特定物种、特定育种方法、特定遗传现象的各种应用程序和模块，进而模拟优化遗传育种方法，对特定亲本杂交后代的表现进行预测。这些模块能够将大量的遗传信息与育种家的育种需求结合起来，供育种家在开展田间试验之前模拟预测不同的杂交和选择方案，比较不同育种方法的优劣，设计最优的育种亲本和育种方案，育种过程中获得实时决策，最终实现遗传研究、分子设计与传统育种的有机结合。Blib平台及其应用模块为即将到来的基于大数据和智能化决策的育种4.0时代提供必不可少的技术支撑。
[前沿资讯 ] 专家团队在水稻柱头外露率调控基因挖掘与利用方面取得重要进展 进入全文
华南农业大学
11月9日，华南农业大学生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室沈荣鑫/王海洋团队在植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal》（影响因子13.26，生物学一区）在线发表了题为 “Targeted manipulation of grain shape genes effectively improves outcrossing rate and hybrid seed production in rice” 的研究论文（论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.13959）。该研究提出了一种挖掘柱头外露基因的新策略，并鉴定到了三个调控柱头外露率的关键基因。在此基础上，开发了一种显著提高籼稻和粳稻的柱头外露率和杂交制种产量的有效策略。研究成果在解析水稻柱头外露率调控机制和培育高柱头外露率水稻不育系具有重要价值。我校沈荣鑫副教授和王海洋教授为论文通讯作者，硕士研究生朱薪宇、博士研究生苟亚军和衡月芹副教授为论文共同第一作者。杂交水稻是水稻增产的最重要途径。在水稻杂交制种过程中，高柱头外露率的不育系是提高制种产量的关键。虽然已经报道了大量与柱头外露率相关的数量性状位点，但极少有基因被克隆和功能表征，严重阻碍了不育系柱头外露率的遗传改良和育种效率的提高。因此，挖掘水稻柱头外露率的关键调控基因对提高杂交水稻的制种产量具有重要价值。本研究提出了一种挖掘柱头外露新基因的有效策略，通过对已克隆的粒型基因的系统分析，鉴定到了调控柱头外露率的关键基因GS3、GW8和GS9。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了GS3、GW8和GS9的单突与多突变体，发现gs3/gw8/gs9显著提高籼稻和粳稻的柱头外露率（提升至50%以上）和杂交制种产量，且不影响水稻的生长发育与农艺性状，在杂交稻育种上具有重要的应用价值。研究还探究了突变体柱头外露率提高的细胞与分子基础。本研究为水稻柱头外露率调控机制的解析奠定了重要基础，为高柱头外露率不育系的培育提供了有效策略。
