基因组编辑技术在植物基因功能鉴定及作物育种中的应用

利用生物技术可以对植物基因组进行高效、精准、特异的修饰。锌指核酸酶(Zinc finger nucleases,ZFN)、转录激活样效应因子核酸酶(Transcription activator-like effector nucleases,TALEN)、成簇规律间隔短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)/Cas9(CRISPR-associated 9)是目前基因组编辑技术应用中的关键工程核酸酶。通过产生DNA双链断裂(Double-strand breaks,DSBs)激活植物内源修复途径(包括非同源粘性末端连接和同源重组修复),基因组编辑技术可以实现对靶位点的定点突变、缺失或者基因的插入与替换。基因组编辑已经被广泛地应用到各种植物的基因组修饰中,如拟南芥、水稻、烟草等。本文主要概述了基因组编辑技术在植物基因功能鉴定及作物遗传育种中的应用,并对其未来在作物精准改良中需要完善的相关问题进行了探讨。

甘蓝型油菜越冬期与成熟期氮效率的评价与鉴定

氮对植物的生长发育至关重要,对油菜增施氮肥,能够促进生物量的积累,提高油菜籽产量和蛋白质含量,但却降低种子含油量。油脂是油菜的目标产品,发掘低氮肥投入且高产油量的氮高效品种对油菜生产意义重大。本研究以生物量和产油量为指标,分别评价了甘蓝型油菜越冬期和成熟期的氮效率,并分析不同时期性状之间的关系。对越冬期不同氮肥下各生物量指标进行变异分析、主成分分析以及隶属函数分析,建立越冬期氮效率综合评价模型,明确了单株干重和单株鲜重作为越冬期氮效率综合评价指标,鉴定出高氮高效材料3份,双低效材料7份、低氮高效材料2份、双高效材料6份。成熟期以产油量为氮效率指标鉴定出高氮高效材料4份,双低效材料6份,低氮高效材料3份,双高效材料4份。结合两个时期鉴定结果,筛选得到两个时期均高氮高效的材料芥65和中双11,均双高效材料6024-1,均低氮高效材料苏联油菜,均双低效材料兴选二号、Reaina II和Gisora。相关性分析表明,不同氮处理下油菜越冬期性状与成熟期各性状之间相关关系不显著。以上结果为理解油菜氮素利用效率及未来解析重要的调控基因提供了参考。