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。

海南白蚁共附生放线菌的分离鉴定及其抗热带作物病原真菌活性研究

白蚁(Isoptera)的筑巢和觅食活动主要在土壤及腐烂的木材上进行,所以白蚁极易受到来自环境病原微生物的侵害。因此,白蚁需要依赖共附生微生物菌群形成防御体系,放线菌是其中一个重要的类群,且放线菌能产生具有抗菌活性的次级代谢产物。但是白蚁共附生放线菌能否对热带作物的病原真菌有抑制活性有待研究。为了挖掘在热带农业绿色健康发展中具有应用潜力的海南特色农用放线菌资源,以海南白蚁共生放线菌为研究对象,利用平板分离法从采集的健康白蚁体内分离纯化放线菌,利用平板对峙法筛选生防菌株;通过分子生物学确定其分类地位;平板对峙法研究拮抗菌株的抗菌稳定性、持效性和广谱性;滤纸片法研究抑菌物质的热稳定性。结果从海南白蚁体内分离得到1株拮抗活性较好的放线菌菌株W7,系统发育树分析结果表明该放线菌与链霉菌属(Streptomyces)亲缘关系接近。菌株W7的抗菌活性持久性强,平板接种30 d后仍对植物病原真菌具有抑菌活性,抗菌稳定性好;菌株W7抑菌谱广,对16株植物病原真菌有不同程度的抑菌活性,其中对芒果胶孢霉(Colletotrichum gloeosporioides Penz.)、香蕉炭疽霉(Colletotrichum musae)、辣椒棒孢霉(Corynespora cassiicola)、豇豆瓜果腐霉[Pythium aphanidermatum(Edson)Fitzp]抑制作用较强,对芦笋拟茎点霉(Phomopsis asparagi)、荔枝疫霉(Peronophythora litchi)抑制作用较弱;菌株W7发酵粗提物有较好的热稳定性,但是抑菌率会随着水浴温度的增高而降低。本文首次对海南白蚁共附生放线菌进行了分离鉴定,并从中筛选得到1株具有抑制多种热带作物病原真菌活性的生防菌株,为高效生防菌剂的研发提供新资源。

南海热带岛礁农业开发现状与对策

南海的东沙、西沙、中沙和南沙群岛是中国固有领土,其战略与经济地位突出。在分析热带岛礁分布、资源特点、农业生产技术研究进展的基础上,探讨了热带岛礁农业的定义、发展模式及策略,提出热带岛礁农业的发展应以维护岛礁生态系统的稳定为基础,构建以农业生产、岛礁人工林带、海岸生态林带、海岸沙滩固沙带、礁盘-浅海防护带不同群落带为基础的热带岛屿生态系统。农业生产中可重点引进生长迅速、抗逆性好的景观、药食两用型植物或蔬菜品种,如木麻黄、草海桐、厚藤、十万错、假蒟等。优先发展并集成对岛礁生态系统干扰少、资源依赖度低的防虫网配合遮阳网等实用生产技术,同时生产发展中应注重对有害生物、入侵生物的防控,构建景观异质化程度高的生态型热带岛礁。

重唇石斛地上部分化学成分及其生物活性研究

为了解重唇石斛(Dendrobium hercoglossum)的化学成分,利用硅胶、Sephadex LH-20柱色谱和半制备高效液相色谱等方法,从其地上部分分离了14个化合物,经波谱分析,其结构分别鉴定为:3,4,5-三甲氧基苯酚(1)、3-hydroxy-1-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)-propan-1-one(2)、methyl 3-(p-hydroxyphenyl)propionate(3)、justiciresinol(4)、榕醛(5)、异落叶松脂素(6)、threo-2,3-bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-methoxypropanol(7)、(+)-松脂素(8)、aloifolⅠ(9)、dendrocandin T(10)、3-甲氧基-4-羟基苯丙酮(11)、1,3,5-三甲氧基苯酚(12)、香草醇(13)和丁香脂素(14),其中化合物1~12,14均为首次从重唇石斛中分离得到,化合物7、10和14为首次从石斛属植物中分离得到。化合物4、8和10具有显著的酪氨酸酶抑制活性,IC50值分别为(10.40±0.36)、(12.16±0.18)和(9.46±0.78)μmol/L。

免疫增强剂对克氏原螯虾热带引种影响的研究进展

主要介绍了克氏原螯虾(Procambarus clarkii)的形态特征以及生活习性,结合相关文献,总结了运输对于水生动物的影响,克氏原螯虾应激与免疫的相关进展,以及免疫增强剂在克氏原螯虾增强免疫能力的重要作用。

环境因子和污染物对凡纳滨对虾毒性效应的研究进展

凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)是全球水产养殖产量最高的虾类之一,具有极高的经济价值.2021年,我国凡纳滨对虾产量已达127万t,超过全国对虾海水养殖总产量的80%[1].但近年来,随着凡纳滨对虾养殖规模扩大,其养殖业也出现诸多问题,比如养殖环境恶化、种质退化、虾病泛滥和病菌耐药性增强等.

匍枝马尾藻中砷的脱除工艺研究

研究以匍枝马尾藻为原材料,借助电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)分析了其中总砷含量,并评估了藻体粒径大小、脱除剂、料液比、脱除温度和时间等因素对总砷脱除效果的影响。在此基础上,通过正交优化试验,得到脱砷的最佳工艺参数为:藻粉粒径0.1 cm,脱除剂为水,料液比1∶40(g/mL),脱除时间3 h,脱除温度45℃,匍枝马尾藻中总砷的脱除率为85.42%。此工艺简单易操作,能够脱除马尾藻中大部分砷,为降低海藻中有害元素砷提供了有效途径。

拟除虫菊酯类杀虫剂对养殖甲壳动物毒性影响的研究进展

菊酯是杀灭无脊椎动物害虫的有效成分,具有高效性、广谱性和低毒性等特点,可分为天然菊酯(除虫菊素)和合成菊酯(拟除虫菊酯)[1]。拟除虫菊酯类杀虫剂包括:氯菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、氯氟氰菊酯、胺菊酯、氰戊菊酯、醚菊酯、甲氰菊酯等[2]。目前,拟除虫菊酯类杀虫剂的应用范围逐渐扩大。作为开发的新型农药,其被广泛应用于我国农业种植、水产养殖以及相关日常生活用品生产中[3]。随着河流运输和大气沉降等迁移过程.

方斑东风螺人工养殖、环境生理和营养需求研究进展

方斑东风螺作为新兴的养殖品种,其养殖技术、疾病防控、环境生理和营养需求研究尚不完善。本文综述了方斑东风螺在人工育苗、病害防控、营养需求等几个方面的研究进展,对方斑东风螺现阶段的研究进行讨论并展望,以期为方斑东风螺人工养殖和饲料营养需求的深入研究提供参考。

丁酸梭菌在水产养殖中的研究进展

丁酸梭菌(Clostridium butyricum)是一种革兰氏阳性、呈杆状、形成孢子且严格厌氧的细菌,其能够在碳水化合物和糖的发酵过程中产生短链脂肪酸以及生物材料的前体物质(如氢气、丁醇和1,3-丙二醇),具有潜在的应用价值。在人类和动物体内,已被证明具有益生作用,在水生动物中,丁酸梭菌作为益生菌同样拥有广阔的应用前景。本文综述了丁酸梭菌在水生动物中的分离鉴定、安全性和作用机制,总结了丁酸梭菌在改善水产动物生长性能、消化率、存活率、免疫反应、抗病性和肠道结构,以及调节肠道共生菌群和代谢方面的作用,以期为丁酸梭菌在水产养殖中更好的应用提供参考。

益生菌对虾、贝免疫功能调节作用的研究进展

综述了益生菌对虾贝抗氧化能力、免疫功能和肠道屏障的调节作用,介绍了常见益生菌对虾贝生物功能调节的机制,展望了益生菌的研究发展方向。

木薯MeYippee1基因的克隆、表达及互作蛋白研究

解析木薯淀粉合成相关酶的表达调控机制,有助于高产、高淀粉木薯分子育种。前期研究发现,生长素快速响应基因MeSAUR1正调控淀粉合成关键酶AGPase的小亚基编码基因MeAGPS1a的表达;酵母双杂交筛选发现1个Yippee蛋白成员MeYippee1是MeSAUR1的候选互作蛋白。本研究克隆SC8木薯品种MeYippee1基因的编码区,全长321 bp,无内含子,编码106个氨基酸,编码的蛋白预测具有4个磷酸化位点。MeYippee1基因在不同组织器官中的表达分析发现,MeYippee1在腋芽中的表达量最高,其次为须根、块根和成熟叶,在茎和叶柄中的表达量较低,在顶芽和嫩叶中的表达量最低。MeYippee1在块根发育各时期的表达分析发现,MeYippee1主要在块根形成期表达。酵母双杂交点对点验证发现MeYippee1和MeSAUR1蛋白存在互作关系。本研究结果为MeSAUR1和MeYippee1互作正调控MeAGPS1a表达的分子机理解析提供新的线索。

CRISPR/Cas9基因编辑技术在鱼类养殖应用的研究进展

随着生活水平的提高,人们对水产品的需求量也不断增加。鱼类养殖是水产养殖的重要组成部分,提高养殖鱼类的产量已成为当前亟待解决的问题。育种为提高养殖鱼类产量做出了重大贡献,为满足全球对优质蛋白日益增长的需求,亟需应用新技术加速育种进程,以进一步提升鱼类产量。基因编辑技术(包括ZFNs、TALLENS和CRISPR/Cas9)是目前加快遗传改良进程的重要工具,其中CRISPR/Cas9技术在编辑基因方面具有速度快、成本低、精度高等优点,因此在养殖鱼类基因编辑中的应用不断扩大。目前研究人员已对20多个鱼类养殖品种进行优良性状改良。文章总结了CRISPR/Cas9技术及其在鱼类养殖业中的应用及现状,并展望了未来的发展方向,以期为CRISPR/Cas9技术在鱼类养殖中的应用提供一定参考。

7种黄檀属藤本或攀援植物的木材解剖学研究

黄檀属(Dalbergia L.f.)大部分树种的木材都具有世界高知名度,有关木材解剖学的研究主要为针对乔木树种,而对藤本或攀援植物树种研究甚少。本研究旨在探讨7种黄檀属藤本或攀援植物的木材宏观、微观构造,系统地归纳总结,并与乔木树种降香黄檀进行比较分析,为黄檀属植物的木材识别、物种鉴定及其保护、繁育、开发和利用等方面提供科学依据。结果表明:宏观构造均表现为心边材区别不明显,几无光泽;富含树胶时气芳香,显油性。生长轮不明显;管孔明显,常含丰富的树胶,初生木质部的管孔较小且分布稀疏,次生木质部的管孔较大且分布密集;内含韧皮部呈圆形。微观构造显示均为散孔材,单管孔、径列复管孔,管孔排列分散,单穿孔,管间纹孔互列,系附物纹孔,椭圆形至近圆形,弦切面上明显;轴向薄壁组织量较多,叠生,主为傍管带状、环管状;木射线非叠生、较细密。与乔木树种降香黄檀的比较发现,降香黄檀为散孔材至似半环孔材;内含韧皮部无;髓心较小;轴向薄壁组织主要为傍管型以翼状、聚翼状,离管型为极小的带状;管孔密度较小。综上所述,7种黄檀属藤本或攀援植物的木材解剖构造上有很多相似之处,但也存在较大差异,主要在于:(1)木射线。红果黄檀和滇黔黄檀相同,以同形多列为主,偶见同形单列;斜叶黄檀和两粤黄檀相似,同形单列或多列,而前者为稀异形Ⅲ型;藤黄檀和白沙黄檀相似,以异形单列为主,偶见异形Ⅰ型,而前者极少异形Ⅲ型;弯枝黄檀以异形Ⅱ型为主,其次异形Ⅰ型、异形单列。(2)木射线宽度。藤黄檀和白沙黄檀1~2个细胞;斜叶黄檀、两粤黄檀和弯枝黄檀1~3个细胞;滇黔黄檀1~4个细胞、多数2~3个;红果黄檀1~5个细胞、多数3~4个。(3)髓心内含物。以金黄色为主,但红果黄檀为银白色,斜叶黄檀无或不明显。

水环境中微塑料的分布及其对水产动物的影响研究进展

科技的发展推动塑料的使用,塑料被排放并积累于水环境中严重危害了水产动物健康和生态系统安全。不可降解的微塑料在水环境中进入水产动物体内可影响水产动物的正常生长和发育,严重制约了水产养殖业的发展。综述了水中微塑料的分布及种类以及其对水产动物生长发育、抗氧化能力、免疫功能、组织结构的影响,旨在为微塑料对水产动物影响研究和水产动物的健康生态发展提供参考。

MeLAZY1c基因调控木薯株型的初步研究

IGT基因家族参与作物株型的调控,LAZY属于IGT的亚家族。以拟南芥6个LAZY成员氨基酸序列为“种子”在木薯基因组中进行比对,在木薯中共鉴定到8个LAZY基因,其中MeLAZY1c与调控分枝角度的AtLAZY1高度同源。基于此,本研究以MeLAZY1c为研究对象,利用qRT-PCR分析发现MeLAZY1c在茎中转录水平最高,GUS染色显示pMeLAZY1c在维管束中染色较深。在MeLAZY1c启动子中发现8个光响应/调节元件,随后发现黑暗能显著抑制其表达水平。同时对MeLAZY1c进行基因编辑,获得纯合编辑株系19个,炼苗移栽后观测表型,发现melazy1c突变体植株与SC8野生型相比,其主茎呈现匍匐生长,并且弯曲部位茎外皮细胞形态扭曲变形且大小不一致,近地侧1 mm处细胞数目约是远地侧细胞数量的1.5倍,表明MeLAZY1c在木薯直立/匍匐生长建成方面发挥着重要作用。

基因组学进展及其在热带作物领域中的应用

基因组学的发展,不仅能获得物种个体水平染色体的精准DNA序列,解析生命科学的基本问题,而且其超高通量技术使得在群体水平诠释物种遗传多样性成为可能,从而改变了现代生命科学的进程和研究方式。本文概述了基因组技术的最新进展,以及与相关组学技术结合,在物种群体遗传结构多样性、功能基因发掘、生物进化以及精准育种领域的广泛应用;同时简述了热带作物的生物学特性、基因组研究进展及其存在的问题,并对未来基因组学发展与新的应用领域进行了简评。

流式细胞术在贝类血细胞研究中的应用进展

流式细胞术(FCM)以单个细胞为检测单位,具有快速、客观、重复性高、灵敏、高效等优点,在贝类血细胞分类和功能、病理学、生态毒理学以及DNA含量和倍性分析中的应用越来越广泛。本文综述了FCM在贝类血细胞的上述研究中的应用进展。

木薯MeMYC2.2基因耐低温功能研究

MYC2(MYeloCytomatosis)转录因子是植物应对逆境胁迫过程中茉莉酸信号传导相关的核心转录因子。本研究旨在初步分析木薯MeMYC2.2基因在低温胁迫响应中的功能。利用生物信息学分析木薯MeMYC2.1和MeMYC2.2基因的结构及其编码蛋白的理化性质;通过定量PCR分析了上述2个基因在木薯组培苗叶片中对低温胁迫的响应;通过转基因拟南芥研究MeMYC2.2的抗冻功能。木薯组培苗叶片中2个MeMYC2基因的表达均在低温胁迫早期被诱导,其中,与MeMYC2.1相比,MeMYC2.2差异表达更显著。MeMYC2.2蛋白主要定位于细胞核中,且在酵母中具有明显转录自激活功能,表明该蛋白具有转录因子特性。与野生型相比,过表达MeMYC2.2的转基因拟南芥抗冻能力显著提高。在低温处理下,CBF3基因在转基因拟南芥中的表达量要明显高于其在野生型的表达量,但另外3个CBF基因在转基因拟南芥中的表达量明显下降。木薯MeMYC2.2的表达受低温和茉莉酸调控,可以提高植物的抗冻性,且可能影响CBF基因对低温的响应。本研究为进一步利用MeMYC2基因改良木薯的低温耐受性奠定了理论基础。

‘热科2号’栽培奇楠沉香及其叶片的急性毒性研究

随着‘热科2号’栽培奇楠沉香的大量推广,市场上奇楠沉香的产量逐年增加,为了更好地开发利用栽培奇楠新资源,需要对其安全性进行评价。采用小鼠急性经口毒性试验,观察实验动物所产生的毒性反应,评价受试物的毒性作用。栽培奇楠沉香及其叶片的提取物雌雄小鼠经口LD50剂量均大于10.0g/kg,属实际无毒级。试验期间实验动物生长良好,活动、摄食、饮水正常,毛色光泽度好,未见明显中毒症状和死亡。到期处死动物进行大体解剖检查,各脏器未见异常。结果表明‘热科2号’栽培奇楠沉香及其叶片提取物急性毒性分级属于无毒级物质,为栽培奇楠沉香药用和食用的开发利用提供参考。