CRISPR/Cas9技术在热带作物育种中的应用研究进展

在热带地区种植的香蕉、番木瓜、甘蔗、木薯、天然橡胶、油棕等热带作物,是我国农业的重要组成部分,不仅为我们的日常生活和工农业生产提供了重要的原材料,而且为我国热带与亚热带地区的主要农业产量和经济增长做出了贡献。然而,这些作物的现代分子育种受其生物学特性和遗传复杂性的严重阻碍,多倍化、杂合性、无性繁殖、童期长和植株高大等问题导致热带作物的传统杂交育种周期长、难度大、进展慢。基因编辑技术的发展为热带作物育种带来了新途径和新机遇。CRISPR/Cas9系统介导的基因组编辑技术以其更高的靶向效率、多功能性和易用性,已被广泛应用于植物基因组编辑育种中。近年来,该技术在香蕉、木薯、天然橡胶、甘蔗等热带作物上也实现了广泛应用。本文介绍了基于CRISPR-Cas9系统的基因组编辑、CRISPR-Cas9在热带作物改良中的应用进展以及所面临的挑战和问题,同时对热带作物基因编辑育种方面提出建议,以期为后续研究提供思路,并为进一步开发应用该技术以有效改良热带作物的植物性状提供参考。

茉莉酸和乙烯对巴西橡胶树橡胶生物合成的拮抗作用

基于乙烯利(一种乙烯释放剂)刺激采胶可以显著增加每刀次的胶乳产量,以往认为橡胶生物合成主要受乙烯正调控。基于茉莉酸信号在促进植物次生代谢物质的生物合成中所起的关键作用,茉莉酸信号也被认为在天然橡胶生物合成的正反馈调节中起作用。最近的研究表明,割胶促进橡胶树合成天然橡胶与激活乳管细胞的茉莉酸信号途径密切相关。然而,茉莉酸信号途径和乙烯信号途径在橡胶生物合成调控过程中是否存在交互作用仍然不清楚。为此,本研究用茉莉酸甲酯和乙烯处理短期停割树,以13C-MVA为底物测定全胶乳和小橡胶粒子的体外橡胶生物合成效率,用q PCR技术分析茉莉酸甲酯和乙烯处理条件下4个茉莉酸信号途径关键环节基因Hb COI1、Hb JAZ1、Hb MYC1、Hb MYC2,4个乙烯-响应元件结合因子(ERFs)基因Hb ERFⅢa、Hb ERFⅦa、Hb ERFⅨc、Hb ERFⅩa,4个橡胶生物合成关键蛋白基因Hb HMGR1、Hb SRPP1、Hb REF1、Hb HRT2在萌条乳管细胞中的表达。结果表明:外源茉莉酸甲酯处理显著上调橡胶树乳管细胞中茉莉酸信号途径关键环节基因Hb COI1、Hb JAZ1、Hb MYC1、Hb MYC2和橡胶生物合成关键蛋白基因Hb HMGR1、Hb SRPP1、Hb REF1、Hb HRT2的表达水平,促进橡胶生物合成,但对乙烯-响应元件结合因子基因Hb ERFⅢa、Hb ERFⅦa、Hb ERFⅨc、Hb ERFⅩa的表达影响甚微,甚至抑制它们的表达。相反,外源乙烯处理显著上调橡胶树乳管细胞中乙烯-响应元件结合因子基因Hb ERFⅢa、Hb ERFⅦa、Hb ERFⅨc、Hb ERFⅩa的表达水平,但对茉莉酸信号途径关键环节基因Hb COI1、Hb JAZ1、Hb MYC1、Hb MYC2和橡胶生物合成关键蛋白基因Hb HMGR1、Hb SRPP1、Hb REF1、Hb HRT2的表达影响甚微,甚至抑制它们的表达,抑制橡胶生物合成。结果证明了茉莉酸和乙烯对巴西橡胶树橡胶生物合成的拮抗作用,将为阐明茉莉酸信号和乙烯信号的增产机理供理论依据。

近年我国甘蔗品种的育种成就与发展趋势

甘蔗是我国主要的糖料作物,不断进行品种改良更新是甘蔗产业持续发展的重要保障。近20年来,我国甘蔗育种机构根据主产蔗区旱坡地蔗区占70%以上,当家品种‘新台糖22号’、‘新台糖20号’等低产低糖的状况,不断收集和引进优异甘蔗种质资源,使我国种质资源总量达5962份,发掘和创制了‘CP81-1254’、‘桂糖92-66’、‘云蔗94-343’等一批优异育种亲本;同时,攻克杂交利用技术,研究形成集“家系评价、早期抗性鉴定、糖分高效检测、理想株型选择”为一体的育种技术体系,成功育成了‘桂糖42号’、‘桂柳05136’、‘云蔗081609’、‘桂糖44号’、‘云蔗0551’等一批高糖高产新品种,实现了我国第五代品种更新。面对我国蔗糖产业发展的新要求,当前我国甘蔗育种还存在适宜机械化作业的品种改良滞后和甘蔗生物育种进展缓慢等问题,今后将加强以机械化应用为目标的抗倒伏、宿根性强、分蘖力强的品种选育,加快转基因甘蔗新品种的培育,持续强化健康种苗的繁育推广应用。

品种和种植密度对木薯茎叶生物量及营养品质的影响

研究旨在探讨品种和种植密度对木薯茎叶产量、农艺性状及营养品质的影响。以木薯桂热891、云热薯2号、华南205为试验材料,选择品种(A)、种植密度(B)两个因素进行随机区组设计,在云南干热河谷区进行7个种植密度的田间比对试验。结果显示,木薯茎叶产量随种植密度增加呈先升高后下降的趋势,按B6、B5种植可收获较高的茎叶产量,低种植密度比高种植密度更适合茎叶干物质的积累。株高随种植密度的增加呈升高趋势,而茎粗则逐渐下降。根据平均隶属函数结果可知,A1、A3按B4种植营养品质最佳,A2按B2种植营养品质最佳,且粗蛋白含量相对较高。不同品种间,A2、A3的产量、农艺性状、营养品质优于A1。研究表明,云热薯2号为适宜云南干热河谷区种植品种,其适宜种植密度为50 000株/hm2,可收获较高的茎叶生物产量,且营养品质佳。

膜下滴灌减量施肥对甘蔗脱毒原种苗田间繁育效率和养分利用率的影响

本研究探讨不同膜下滴灌减量施肥模式对甘蔗脱毒原种苗生长、繁育效率及肥料利用率的影响,并分析最佳减量施肥模式,旨在为科学指导甘蔗脱毒原种苗田间繁育过程中滴灌施肥技术的应用提供理论依据。在所有对照和处理均配备膜下滴灌系统并进行水分管理的条件下,以空白对照(CK_(0))、常规施肥(CK_(1))为对照,设置1个膜下滴灌施肥处理T_(100)(施肥量同CK_(1))以及3个膜下滴灌减量施肥处理T_(80)、T_(70)和T_(60)(减量施肥20%、30%和40%),对甘蔗脱毒原种苗繁育过程中主要农艺性状、种茎产量、总芽数、繁育效率及养分利用率等指标进行比较分析。研究结果表明:在各项农艺指标中,2022、2023年T_(100)和T_(80)的平均分蘖率略低于CK_(1),但在成茎率、单株芽数、有效茎数方面较CK_(1)均有显著提升。在繁育总种芽数上,T_(100)和T_(80)最高,年平均分别达到(1480.87×10^(3))/hm^(2)和(1477.87×10^(3))/hm^(2),显著高于CK_(1)的(1302.50×10^(3))/hm^(2);T_(70)与CK_(1)间差异不显著;T_(60)最低仅为(1170.53×10^(3))/hm^(2)。在繁育效率方面,原种苗田间繁育倍数T_(100)和T_(80)最高,分别达到66.64倍和66.50倍;其次为T_(70)和CK_(1),繁育倍数为59.61倍和58.61倍;T_(60)繁育倍数最低,为52.67。在繁育收益方面,相较于CK_(0),T_(100)和T_(80)收益增幅最高,分别达到5.82和5.87万元/hm^(2);其次为T_(70),收益增幅为4.19万元/hm^(2),略高于CK_(1)(3.84万元/hm^(2));T_(60)最低,仅为2.51万元/hm^(2)。在肥料投入产出比方面,T_(80)最高,达到1∶21.89,明显高于T_(100)(1∶17.36);CK_(1)最低,为1∶11.45。在肥料利用率方面,所有施肥处理中,氮、磷、钾肥的利用率均为CK_(1)最低。而T_(80)最高,试验平均氮、磷、钾肥利用率分别达到51.57%、27.37%和67.45%,分别较CK_(1)提高了21.21、10.37和23.13个百分点。综上所述,在中等肥力红壤蔗区,采用T_(80)膜下滴灌减量施肥模式,可以同时获得较理想的甘蔗脱毒原种苗繁育效率和收益。

基于矿质元素指纹特征的海南咖啡产地溯源研究

咖啡是世界三大饮料植物之一,是服务热区乡村振兴建设和国家“一带一路”倡议的重要经济作物。海南咖啡品质佳、价格高、收益好,然而目前市场上存在以次充好、冒名顶替的现象,导致海南咖啡品牌形象严重受损。因此,开发海南咖啡产地溯源鉴定技术对推进海南咖啡的身份标识化具有重要意义。本研究借助电感耦合等离子体质谱技术(inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS)对国内外中粒咖啡主产区68份咖啡商品豆的13种矿质元素(K、Mg、Ca、Cu、Fe、Ba、Co、Mo、Ni、Zn、Se、Cd、As)含量进行测定,利用主成分分析(principal component Analysis, PCA)、正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis, OPLS-DA)和聚类分析对我国海南和国外中粒咖啡商品豆的产地进行分类,并利用线性判别分析(linear discriminant analysis, LDA)建立中粒咖啡的产地判别模型。结果表明:不同矿质元素间存在显著相关关系,海南产区和国外产区咖啡商品豆的As、Ca、Fe、K和Zn含量间存在显著差异;OPLS-DA分析依据5种元素的组成特征将咖啡样品分成海南和国外2组;利用元素As、K、Ca含量建立的线性判别模型可以将海南和国外的中粒咖啡商品豆进行区分,交叉验证和回代验证的正确判别率分别是92.3%和96.2%;聚类分析的产地判别准确率为89.7%。上述研究结果证明矿质元素指纹特征可用于海南咖啡的产地溯源,为今后海南咖啡的品牌保护提供关键的技术支撑。

云南省第16轮甘蔗品种区试开远点评价

【目的】评价新选育甘蔗品种(系)在开远点的丰产性、糖分和稳定性,为甘蔗优良品种推广应用提供参考。【方法】共12份参试材料,‘新台糖22号’为对照,2019—2021年进行1年新植、2年宿根田间试验,并对农艺性状、工艺性状、蔗茎产量和蔗糖产量等进行综合评价分析。【结果】在开远试点,综合评价表现最佳的为‘云蔗121185’、‘云蔗121220’、‘云蔗113898’,与对照相比,蔗茎产量分别增加20.19%、5.92%、3.56%,蔗糖产量分别提高27.13%、14.59%、5.05%;蔗糖分表现最佳的为‘云蔗13165’、‘云蔗103148’,平均蔗糖分分别为16.7%、16.26%,蔗糖产量较对照分别提高了7.43%、6.95%。【结论】在开远试点综合性状较优的品种(系)为‘云蔗121185’、‘云蔗121220’和‘云蔗113898’,可以考虑进一步在开远及临近区域推广种植。

中糖2号在国家第13轮甘蔗品种区试的综合评价

为研究甘蔗新品种中糖2号在全国各个蔗区的适应性,中糖2号参加了2018—2020年在全国5省区18个区试点开展全国甘蔗新品种第13轮联合区试1年新植2年宿根区域试验。结果表明,以全国18个区试点的数据结果统计,1年新植2年宿根平均蔗产量6734 kg/667 m^(2),比对照ROC22增产11.16%,14点次增产;平均含糖量957 kg/667 m^(2),比对照ROC22增产7.29%,12点次增产;11—12月平均甘蔗蔗糖分为13.67%,1—3月平均甘蔗蔗糖分为15.30%,全期平均甘蔗蔗糖分为14.52%,比ROC22低0.20个百分点。第1年新植蔗产量6598 kg/667 m^(2),平均含糖量900 kg/667 m^(2),全期平均甘蔗蔗糖分13.57%;第1年宿根平均蔗产量6693 kg/667 m^(2),比ROC22增产15.66%,平均含糖量1017 kg/667 m^(2),比ROC22增产13.25%,全期平均甘蔗蔗糖分15.28%;第2年宿根平均蔗产量6963 kg/667 m^(2),比ROC22增产26.53%,平均含糖量952 kg/667 m^(2),比对照ROC22增产17.10%,全期平均甘蔗蔗糖分为14.75%。平均甘蔗纤维分为11.80%,比对照ROC22高0.70个百分点。通过人工接种鉴定对黑穗病的抗性级别为1级,抗性反应型为高抗;对花叶病的抗性级别为2级,抗性反应型为高抗。中糖2号高抗黑穗病,适宜机械收获。

橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库构建及HbHDA6互作蛋白筛选

次生乳管是天然橡胶合成和贮存的场所,是由橡胶树树干树皮中维管形成层细胞分裂分化而来。次生乳管的数量与天然橡胶产量直接相关,而这些乳管的数量取决于形成层分化次生乳管的频率(乳管分化能力),是橡胶树产量育种的主要指标。前期研究中,我们发现组蛋白去乙酰化酶(HDA)抑制剂曲古抑菌素A(TSA)能诱导橡胶树乳管分化且组蛋白去乙酰化酶基因(HbHDA6)能够参与橡胶树乳管分化调控。由于组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制尚未阐明,因此该文使用冠菌素(COR)诱导橡胶树形成层分化产生次生乳管的实验系统,以分离形成层组织为材料,构建酵母双杂交cDNA文库,以HbHDA6基因为诱饵来筛选酵母双杂交文库,确定与HbHDA6相互作用的蛋白。结果表明:(1)利用Gateway技术构建的均一化COR诱导橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库,初级文库的容量为6.34×10^(6)CFU·mL^(-1),总单克隆数为1.27×10^(7),文库重组率为100%;次级文库的容量为7.72×10^(6)CFU·mL^(-1),总单克隆数为1.54×10^(7),文库重组率为100%。初级文库和次级文库的插入片段平均长度分别为1.1 kb和1.2 kb。(2)成功构建了筛选HbHDA6互作蛋白的pGBKT7-HbHDA6诱饵载体,并确认无自激活活性。(3)使用该诱饵载体对构建的酵母双杂交cDNA文库进行筛选,并通过NCBI_BLAST比对和去除重复以后,获得了22个与HbHDA6发生互作的蛋白,包括CLP1、ERF3、ERF4、HSP82、LARP6a、APT5、PP2A、FBA6等。该研究成果为解析组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制提供了理论基础,为转基因改良橡胶树的产胶潜力提供了候选基因,为高性能天然橡胶遗传改良育种提供了新线索。

多胺对荔枝胚性愈伤组织增殖与体胚发生的影响

为探讨外源多胺(PAs)对荔枝胚性愈伤组织(EC)增殖及体胚发生的影响机制,该研究以“妃子笑”荔枝EC为材料,采用单因素法在增殖培养基中添加腐胺(Put)、亚精胺(Spd)及精胺(Spm),分析了不同PAs处理后EC的形态、结构、内源PAs含量及相关酶指标的变化。结果表明:(1)外源Put、Spd和Spm处理均显著提高了EC增殖率,减少了体胚诱导及萌发数量。经外源PAs处理增殖的EC胚性细胞大小较一致,染色深且均匀,多细胞原胚减少,可见已经分化完全的早期子叶胚。(2)外源PAs处理均显著提高了EC中内源PAs含量,其中Put处理的EC中各类内源PAs及总PAs含量最高;当在含外源PAs培养基上增殖的EC转入不含外源PAs的培养基上增殖时(恢复培养),EC中的Put含量仍然显著高于对照,内源Spd和Spm则显著降低。(3)外源Put处理显著提高了EC中的鸟氨酸脱羧酶(ODC)、精氨酸脱羧酶(ADC)和二胺氧化酶(DAO)活性,而外源Spd、Spm处理显著降低了EC中的ODC及ADC活性,外源Spd显著提高了多胺氧化酶(PAO)活性;恢复培养后,EC中ADC和DAO活性比恢复培养前显著降低,ODC和PAO无显著性差异。综上认为,外源PAs可以通过调节PAs代谢相关酶活性影响内源PAs含量,进而影响荔枝EC增殖和体胚诱导。该研究结果为进一步研究PAs调节荔枝体胚发生机制及提高荔枝离体再生效率提供了基础。

丘陵山地不同种植模式下甘蔗主栽品种生产的潜力

【目的】以丘陵山地不同种植模式甘蔗主栽品种生产潜力为研究对象,探索品种和机械适应关系,筛选宜机化(适宜机械作业)种植的甘蔗品种并明确其主要特征,为推动丘陵山地蔗区全程机械化提供理论支撑。【方法】选择云南丘陵山地2种不同生态类型蔗区,对桂柳05-136、云蔗05-49、云蔗05-51和云蔗08-1609 4个主栽品种进行全程机械化和全程人工2种种植模式下生产潜力研究。【结果】甘蔗产量和蔗糖分受品种和种植模式影响,其中产量影响显著,机械化种植模式下,云蔗08-1609产量显著高于人工种植模式(P<0.01),云蔗05-51表现相反(P<0.01);机械化种植模式下,云蔗08-1609蔗糖分略高于人工种植(P>0.05),桂柳05-136和云蔗05-49略降低(P>0.05)。甘蔗下种量和出苗率同时受品种特性和种植模式影响,机械化种植模式下下种量普遍高于人工种植,而出苗率普遍低于人工种植模式;云蔗05-51机械化种植条件下出苗率显著降低(P<0.05),云蔗08-1609出苗率相对较稳定(P>0.05)。甘蔗主要农艺性状同时受品种和种植模式影响,机械化种植模式下,云蔗08-1609有效茎显著高于人工种植模式(P<0.05);工艺品质性状主要受品种影响。云蔗08-1609在甘蔗机械种植条件下生长潜力更高,表现为产量和有效茎显著高于人工种植,甘蔗蔗糖分略高;云蔗05-51在人工种植模式条件下生长潜力更高,表现为人工种植模式下的产量更高。【结论】不同甘蔗品种对机械种植的适应程度不同,存在宜机化种植和宜人工种植甘蔗品种,在推进机械化种植模式过程中应充分考虑品种的适应性;总之,宜机化种植甘蔗品种应具备在机械化种植模式下的甘蔗产量更高和有效茎更多,且蔗糖分受种植模式影响较小甚至略高于人工种植模式的特征。

2017—2023年我国糖料甘蔗登记品种的亲本和产量分析

以2017—2023年通过非主要农作物品种登记的132个糖料甘蔗品种为调查对象,研究分析不同甘蔗亲本的选育效果以及登记品种的产量、宿根性和成熟期情况。结果表明,在调查育成的132个甘蔗登记品种中,亲本使用频率最高的是ROC22,其次是粤糖85-177、ROC25、CP72-1210、粤糖91-976、CP84-1198、粤糖93-159、粤农73-204、桂糖92-66、ROC10和ROC1。亲本来源主要是引进系列和粤糖/崖城系列,分别占比28.30%和26.42%。在产量分布及变化方面,1新2宿平均产量为102865.7 kg/hm^(2),产量变幅以90000.00~104999.99 kg/hm^(2)与105000.00~119999.99 kg/hm^(2)之间的品种最多;与对照相比,1新2宿产量增产幅度在5.00%~9.99%与10%~19.99%之间,分别占比22.90%和29.01%。在育成品种的宿根性方面,宿根蔗产量为新植蔗产量110.00%~130.00%的有8个,为100.00%~110.00%的有28个,说明大多数品种的宿根性挺好。育成品种的成熟期以早熟品种为主,占比46.49%。

云南木薯藻斑病危害及发生规律调查研究

近年来,藻斑病已经成为云南地区木薯生产中的重要病害。为明确当地木薯藻斑病危害情况并初步阐明其流行规律,对云南省保山市木薯藻斑病田间危害进行了系统调查,并对病情指数和主要气候因子进行了相关性分析。结果表明,126份木薯种质均受藻斑病危害,‘华南124’‘南植188’‘南植199’等主栽品种均受害,病情指数均在30以上。病害流行规律研究结果得出藻斑病可于8月中下旬开始发生,流行高峰期在11月下旬或12月上旬,对藻斑病病情指数与病害流行月均温度、日均温差、湿度进行相关性分析,得到回归方程式Y=38.6096-2.1033 X_(1)-0.5175 X_(2)+0.325 X_(3),表明月均温度、日均温差和湿度是影响藻斑病病害流行的主要因素,且与月均温度和日均温差成负相关,与湿度成正相关。

冠菌素诱导橡胶树次生乳管分化的形成层细胞CUT&Tag文库构建和初步分析

CUT&Tag技术是一种研究蛋白质-DNA互作的新方法,使用超高活性的新型pG-Tn5转座酶,在抗体引导下精准靶向切割目的蛋白附近的DNA序列,从而进行cDNA建库和测序分析。此技术在人类和动物研究中应用广泛,由于植物细胞结构特殊,该技术在植物研究中应用较少。在前期研究中,我们发现组蛋白乙酰化修饰参与茉莉酸诱导橡胶树次生乳管分化的调控,但其分子机制尚未阐明。本研究利用冠菌素(COR)诱导橡胶树萌条维管形成层分化次生乳管的实验系统,通过酶解法获取高质量的形成层区细胞原生质体,使用组蛋白H3乙酰化修饰抗体对次生乳管分化过程中发生组蛋白乙酰化修饰的区域进行原位识别,采用CUT&Tag技术成功构建COR处理橡胶树树皮形成层细胞的cDNA文库。对构建cDNA文库进行质检和测序分析,发现文库质量较好,并通过差异基因的GO和KEGG富集分析,发现生长素、类黄酮代谢和蛋白质泛素化等相关基因得到富集。本研究结果为使用CUT&Tag技术构建植物组织的cDNA文库提供操作方法,为解析组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制提供理论基础。

橡胶树品种热试11-107比较试验初报

国外品种的引进和适应性评价在推动我国橡胶树发展上发挥重要作用。本研究以引进印度尼西亚橡胶树品种热试11-107为材料,参照育种技术规程布置品种比较试验,并对其茎围生长量、干胶产量、产排胶特性、天然橡胶质量等进行综合评价。结果表明:热试11-107开割前年均茎围增粗7.6 cm,开割后年均增粗3.0 cm,速生特性明显;开割前5年平均刀次干胶产量为58.41 g,干胶含量为33.37%,均显著优于对照品种RRIM600;热试11-107品种树皮中乳管列数多,排胶初速度快,堵塞指数低,硫醇含量显著高于对照,蔗糖含量与对照相当,具有良好的产排胶特性,产胶潜力大,且寒害适用能力较好。热试11-107天然橡胶分子量大,灰分含量高,塑性初值高,硫化胶的拉伸强度大,撕裂强度大,物理机械性能好。因此,热试11-107综合性状较好,适应我国植胶环境,可在Ⅰ类植胶区扩大试种。

特早熟荔枝“科技一号”在海南陵水的引种表现

为进一步优化海南荔枝品种结构,充分发挥海南荔枝产区早熟优势,选育和推广早熟荔枝品种,2018年通过高接换种方式在海南省陵水县引种“科技一号”荔枝,以特早熟荔枝“桂早荔”为对照,比较分析两个品种在海南省陵水县的植物学性状、物候期、经济性状以及抗逆性等。结果表明,“科技一号”荔枝果实椭圆形,果皮暗红色,平均单果质量19.4 g,果形指数1.05,平均可溶性固形物含量16.2%,平均可食率63%,部分种子焦核,成熟期2月下旬至3月中旬,比同区域“桂早荔”早15 d左右,是适宜在海南适度种植推广的特早熟荔枝。

橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值

本课题组前期在橡胶树原生质体中分别实现了基于CRISPR/Cas9-RNP及质粒介导的瞬时转化基因编辑,并以HbPDS基因为靶标,在橡胶树愈伤组织中实现了农杆菌介导的稳定转化基因编辑,并获得了出现白化表型的愈伤组织,但由于橡胶树愈伤诱导体胚的技术还不稳定,导致未能获得基因编辑植株。为了获得橡胶树基因编辑幼苗,本研究继续以HbPDS基因为靶标,改用橡胶树体胚为侵染受体,开展农杆菌介导的遗传转化,经潮霉素抗性筛选获得增殖的T_0代抗性体胚,通过Cas9基因分子检测共挑选出116个阳性转化体胚,通过对靶点处的测序检测发现有5个胚块发生了基因编辑,编辑效率为4.3%。通过植株再生程序,获得了2株再生植株,表型观测均是嵌合体,表现为同一编辑植株上同时存在绿色及白化叶片。同时取白化叶片和绿色叶片进行高通量测序,发现二者均已发生了基因编辑,除了1个白化叶片发生了纯合双等位突变之外,其余叶片均为嵌合突变。其中,白化叶片编辑细胞的占比介于86%~100%之间,而绿色部位编辑细胞所占比例介于66%~69%之间,说明橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值高于69%,介于70%~85%之间,为今后创制有表型的橡胶树基因编辑幼苗提供理论指导。同时,本研究证明了T_0代转化体胚及其获得的再生植株嵌合比例太高,不宜作为植株再生的材料,为今后通过对T_0代阳性体胚进行继代获得T_1代纯合体胚,并以T_1代体胚为转化受体获得纯合基因编辑植株提供思路。本研究首次公开报道获得了橡胶树基因编辑植株,尽管是嵌合植株,但也增进了对CRISPR/Cas9在橡胶树中作用的理解,为下一步在橡胶树中改进并应用基因编辑技术奠定基础。

不同土地利用方式下文昌滨海贝屑沙土磷素组成与淋溶特性

土壤磷素(P)是作物必需的营养元素之一,也是农业生产中重要的养分限制因子,还是水体富营养化的重要污染源。以文昌滨海贝屑沙土为研究对象,应用石灰性土壤无机磷分级方法研究其形态组成,采用淋洗法评价其磷淋溶特性。试验结果表明:文昌滨海贝屑沙土磷素形态组成以Ca10-P(45.78%)为主,O-P(26.67%)与Ca8-P(11.27%)次之,Ca_(2)-P(2.97%)、Al-P(4.70%)和Fe-P(8.60%)的含量较少;耕地土壤Ca_(2)-P(28.35 mg/kg)和Ca8-P(93.74 mg/kg)含量显著高于林地土壤的Ca_(2)-P(3.95 mg/kg)和Ca8-P(42.31 mg/kg)含量;瓜菜和叶菜地土壤Ca_(2)-P和Ca8-P含量显著高于其他植被类型土壤的含量;土壤平均磷淋失量为2.92 mg/kg,占土壤总磷量的0.32%,占土壤有效磷(Olsen-P)含量的10.26%,Olsen-P淋溶阈值为51.13 mg/kg。

文昌滨海贝屑沙土养分特征

为了解不同土地利用方式下文昌滨海贝屑沙土的基本养分特征,对文昌市主要滨海贝屑沙土区6类植被类型的90块样地表层土壤进行采样分析。结果表明:文昌滨海贝屑沙土呈弱碱性,pH为(7.85±0.47);有机质(11.75±4.86)g/kg和碱解氮(70.59±42.64)mg/kg,含量偏低;有效磷[Olsen-P,(44.59±55.46)mg/kg]含量较高,样品间差异较大;速效钾含量为(78.83±72.72)g/kg;林地土壤严重缺磷;耕地土壤,尤其是蔬菜地的磷含量极为丰富。研究结果反映了文昌滨海贝屑沙土的养分现状,可为科学制定区域农作物施肥方案提供参考,同时对土壤磷过量提出预警。

高糖新品种云蔗1640花叶病原的检测与脱毒种苗生产

【目的】甘蔗花叶病是导致甘蔗品种减产的重要病害,通过应用甘蔗健康种苗可以有效提高甘蔗种苗的抗病能力。‘云蔗1640’是由云南省农业科学院甘蔗所培育的高产高糖甘蔗新品种,适宜在我国热区推广种植。【方法】本研究通过田间采样调查结合RT-PCR检测的方法,完成了‘云蔗1640’甘蔗品种的花叶病毒带病情况调查,开展了‘云蔗1640’健康种苗的脱毒处理与品种的快繁。【结果】确认‘云蔗1640’携带有甘蔗花叶病毒,其主要的病原以甘蔗线条花叶病毒为主,甘蔗花叶病毒次之,不带有高粱花叶病毒。通过温水处理结合茎尖脱毒的方法培养获得了‘云蔗1640’健康种苗。研究表明经RT-PCR的方法检测线条花叶病毒和甘蔗花叶病毒的脱毒效率分别为10.12%和90.62%。经筛选出不带病原的脱毒种苗作为原种开展健康种苗的组培快繁。【结论】糖料蔗健康种苗的繁育是一种有效的良种繁育技术,可加快优异甘蔗新品种的推广与应用,为我国蔗糖产业的发展提供新的优异种质,是我国蔗区老品种提纯复壮的新来源。