昆虫抗药性检测方法研究进展

随着杀虫剂被长期、广泛地使用,昆虫对杀虫剂产生了不同程度的抗性,昆虫抗药品种及抗药剂量也相应地逐年增加,这使得昆虫抗药性的监测逐渐成为人们关注的焦点,昆虫抗药性的检测方法也因此不断改进。介绍了检测昆虫抗药性的两类常见方法:生物测定法和分子生物学法,其中,生物测定法分为人工饲料混药法、浸叶法、点滴法、喷雾法及喷粉法、药膜法、浸虫法和IRAC No.5法;而分子生物学法又包括PCR限制性内切酶技术、特异性等位基因PCR技术、随机扩增多态性DNA技术、TaqMan实时荧光定量PCR技术、KASP技术和DNA测序技术。研究人员可通过比较昆虫特性、环境因素、实验条件及实验目的的不同,选择合适的检测方法,以快速掌握昆虫的抗性信息,并及时有效的调整昆虫的防治策略。

CRISPR/Cas9系统中引导RNA的研究进展

CRISPR/Cas9系统作为重要的一种基因编辑工具,自产生以来广泛应用于各种生物体基因组序列的精确编辑,可在特定位点产生核苷酸的删除、插入或替换,从而改变编码基因的功能。以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术将应用于包括生物育种在内的各项生物技术领域,产生新一代生物技术产品。目前关于CRISPR/Cas9的研究报道多集中于Cas9蛋白的结构功能,以及CRISPR/Cas9系统的工作原理。引导RNA(Guide RNA)作为CRISPR/Cas9系统的重要组分之一,也是基因编辑技术领域的研究热点,近来有多篇文章报道通过改良引导RNA从而提高CRISPR/Cas9的编辑效率和精确性。对CRISPR/Cas9系统中的引导RNA研究进展进行了综述,围绕引导RNA的序列组成、结构特征以及转录产生方式这3方面内容,有助于全面了解CRISPR/Cas9系统的结构特征,讨论了引导RNA对CRISPR/Cas9基因编辑效率的影响,有利于CRISPR/Cas9系统的使用。最后,展望引导RNA今后的研究发展趋势,旨在解决CRISPR/Cas9目前存在的相关问题,优化出效率更高、精度更高的基因编辑技术。

甘露糖筛选体系及在转基因玉米商业化中的应用

甘露糖在己糖激酶的作用下形成6-磷酸甘露糖,进一步在磷酸甘露糖异构酶(Phosphomannose isomerase,PMI)的催化下转化成植物可利用的6-磷酸果糖,从而使转化细胞在甘露糖作为主要碳源的培养基上正常生长,而非转化细胞生长受到抑制。这一筛选体系被认为是一种正向筛选(Positive selection),已被成功地应用于重要的粮食作物和经济作物中。甘露糖筛选的植株可以通过多种方法检测,其中氯酚红检测法和试纸条检测法简单方便,适用于初步筛选。甘露糖筛选体系安全高效,已被应用于玉米商业化产品中。综述了甘露糖(mannose)筛选体系的原理、筛选特点、植株的鉴定、筛选方法的优缺点以及在商业化中的应用,列举了利用甘露糖筛选的玉米单性状转化系用于抗鳞翅目和抗鞘翅目昆虫及抗高温淀粉酶的范例及其在育种叠加中的应用。这种育种叠加使得甘露糖筛选的性状与其他性状重叠而得到更广谱的具有抗除草剂抗虫性状的商业化产品。

几种杀虫剂喷雾和毒土法对草地贪夜蛾的田间防治效果

为了进一步验证草地贪夜蛾应急控制药剂的防治效果,寻找更安全、有效、易推广的防治方法,选择了几种杀虫剂进行常规喷雾、拌毒土撒施(撒心)和直接撒施田间药效试验。结果表明,供试药剂甲维盐WG 7.5 ai.g/hm2、氯虫•高氯氟SC 94.5 ai.g/hm2、虫螞睛SC 75 ai.g/hm2、辛硫磷EC 600 ai.g/hm2,喷雾(兑水675 L/hm2)或拌毒土撒心(用沙20~30 kg/hm2)的施药方法,药后3 d防治效果均可达90%以上,药后7 d保苗效果均达90%以上。苏云金杆菌WP 1500 g/hm2最高防效药后7 d为73.13%,与其它药剂有显著差异。综合评价几种供试农药,相同剂量情况下对草地贪吃夜蛾的防治效果毒土法优于喷雾法,辛硫磷颗粒剂优于辛硫磷毒土法。毒土撒施(撒心)法不需要专用器械,劳动力成本相对低,更简便易行,可以推荐用于玉米地草地贪夜蛾防治。防治草地贪夜蛾的杀虫剂颗粒剂有很好的开发应用前景。

MYB基因在玉米雌穗发育中差异表达的研究

目的:研究MYB基因在玉米雌穗不同发育阶段的表达情况,为探讨其生物学功能提供相关线索。方法:用芯片杂交的方法检测玉米雌穗早期发育过程中差异表达的MYB基因,定量PCR验证差异基因的表达情况,原位杂交分析差异基因的组织器官表达。结果:一个MYB基因在雌穗发育到小花分化期时上调表达(芯片分析其表达差异倍数为1.8)。其表达的差异性得到了定量PCR的验证(定量PCR分析其差异表达倍数为4.3)。原位杂交分析发现该基因主要表达于小穗的生长锥顶部和小花雌雄蕊原基部位。结论:MYB基因对玉米雌穗早期发育起到一定作用。

玉米单倍体高自然加倍材料吉Gjb335DH3的遗传分析与QTL初定位研究

玉米单倍体育种技术加倍率低的问题是单倍体育种技术应用限制条件。本研究以雄穗低自然加倍材料DHL287为母本、雄穗高自然加倍材料吉Gjb335DH3为父本,构建单倍体雄穗高自然加倍群体。根据集群分离分析法(BSA,Bulked segregant analysis),结合SNP标记,使用滑动窗口分析3组BSA混池基因型数据,最终在1、3、4、5、7号染色体上筛选出23个与雄穗高自然加倍相关的QTL位点。其中,3组BSA混池结果都在1、3、4号染色体上定位到4个共有的显著QTL区段,说明4个QTL区段具有很强的重演性。同时,在5、7号染色体上分别定位到3个、2个与单倍体雄穗高自然加倍相关的QTL位点。

利用玉米黄绿苗标记单倍体诱导系选育早期加倍双单系(EDH)的研究

介绍了一种新型玉米单倍体诱导系,该诱导系兼具籽粒标记、幼苗标记和成株标记,可在幼苗期通过黄绿苗性状鉴别出杂合二倍体植株,可在早期加倍(EDH)、高自然加倍、单倍体回交和单倍体轮回选等技术方面应用,有明显的技术优势与应用前景。

运用CRISPR/Cas系统对植物基因组进行定点编辑

随着转基因技术的发展,出现了多种对基因组进行定点编辑的新技术。本文介绍了常用的植物基因组定点编辑技术的基本原理,特别对新近发展起来的CRISPR/Cas系统的原理、组成及各元件的作用等进行了综述,比较了CRISPR/Cas系统与ZFN、TALEN等常用定点编辑技术的异同。文中列举了利用CRISPR/Cas系统对几种单子叶和双子叶植物进行基因组定点编辑的案例,认为通过CRISPR/Cas系统对植物基因组进行定点编辑是可行的,特别是由于嵌合sg RNA的成功设计,使得应用CRISPR/Cas系统更加简单方便。研究人员正在努力降低CRISPR/Cas系统的毒性和脱靶率,拓宽该技术的应用空间。

玉米“单倍体+轮回选择”技术在育种中的应用探析

轮回选择是一种有效改良玉米群体的方法,将单倍体育种技术与轮回选择相结合,可以高效地改良玉米群体并产出可以商业化的玉米自交系。本文通过回顾性研究及相关的试验验证,提出了"单倍体+轮回选择"的双轮回选择玉米育种新体系。

小麦种子规模化DNA提取及检测体系的优化

以小麦种子分子检测农业行业标准(NY/T 2859-2015)为基础,开发小麦种子快速、规模化提取DNA方法,优化反应体系中各组分含量,为小麦真实性快速执法提供技术支撑。通过对SDS、CTAB、高盐低pH、快速提取和试剂盒5种方法提取的DNA质量、浓度和PCR扩增效果进行比较,发现改进的高盐低p H方法提取种子的DNA质量、浓度能够满足小麦真实性鉴定中42对SSR引物重复鉴定的需求,是利用96孔深孔板和自动化移液工作站规模化、高通量提取DNA的较优方法。进一步优化结果显示该方法在65℃温浴条件下比室温的浓度高出25%,但两种温度条件下提取的DNA质量及浓度均能够满足品种鉴定的需求;沉淀时用0.5倍提取液体积的预冷异丙醇沉淀浓度最高,用室温的异丙醇沉淀的最佳体积是提取液体积的0.6倍。对标准中42对引物的最佳引物浓度和模板浓度均进行了优化,综合所有42对引物的优化结果发现,反应体系为20μL时,引物终浓度为0.437 5μmol/L,模板终浓度为10 ng/μL时扩增效率相对较高,扩增产物稳定,能够满足多重电泳的需求。

玉米Non-Reid核心种质抗大斑病及籽粒长度与百粒重遗传改良效果

以玉米Non-Reid核心种质为基础材料,经2个轮次的遗传改良分别育成一轮改良系J9D207、J1577以及二轮改良系J1673、J1630、J1791、J1778,研究玉米大斑病抗性、籽粒长度和百粒重的遗传改良效果。首先利用SSR分子标记技术对改良系遗传多样性进行分析;其次以Non-Reid基础系及改良系为材料,研究遗传改良效果,并以此为父本,选取Reid群5个优良自交系,作5×10不完全双列杂交,进行配合力分析。遗传改良效果表明:基础系之间遗传差异较大,基础系与改良系存在相似性;一轮系J9D207、J1577,二轮系J1673和J1630表现为高抗大斑病,籽粒长度和百粒重遗传改良效果最好的是J1630;配合力分析表明:籽粒长度和百粒重GCA值最好的是J1630。通过两轮遗传改良,二轮系J1630籽粒较长和百粒重较高,抗大斑病、配合力高,可用于其他种质改良。

CRISPR/Cas9基因组定点编辑中脱靶现象的研究进展

近年来,CRISPR定点编辑技术发展迅猛,在动物、植物和微生物中均得到广泛应用。其中,备受关注的脱靶现象也是研究的热点,迄今已取得了重要进展。该文介绍了脱靶现象的产生原理及体内和体外检测脱靶现象的方法,评价了通过改进sg RNA设计和优化CRISPR系统等来降低脱靶率的方法。在植物基因组定点编辑过程中,应适时检测脱靶现象,提高脱靶检测的精确度和准确度。

根瘤农杆菌基因工程

根瘤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)是一类存在于土壤中的革兰氏阴性植物病原菌。根瘤农杆菌通过Ti质粒上的一系列vir基因表达毒性Vir蛋白将其自身的转移DNA(T-DNA)转移整合到植物基因组,进而达到侵染植物的目的。基于这一基因转移功能,改造后的根瘤农杆菌被广泛应用于植物基因工程。本文重点回顾了以在植物基因工程领域应用根瘤农杆菌为目的对根瘤农杆菌基因组进行的遗传改造。这些改造包括T-DNA区的卸甲,双元载体的应用,其他基因组基因的敲除等。通过回顾和展望为进一步在植物基因工程中应用根瘤农杆菌提供新的研究思路。

番茄CRISPR/Cas9基因编辑效率的优化

CRISPR/Cas9系统是应用最为广泛的基因编辑系统,由核酸酶Cas9和一个单分子向导RNA (single guide RNA, sg RNA)组成,共同介导了目标位点序列的切割,造成DNA双链断裂,从而激活细胞的内源修复途径,在修复过程中引入随机突变。目前CRISPR/Cas9技术已经在植物基因功能鉴定和作物遗传育种中得到广泛应用,番茄作为最重要的蔬菜作物之一,已经有很多关于成功编辑番茄内源基因的报道。但是,目前对番茄基因编辑系统优化的报道还比较少。本研究以CRISPR/Cas9为基础,通过改变Cas9和sg RNA的启动子,对番茄基因编辑系统进行优化,大大提高了基因编辑的效率。同时,在转化的过程中,对侵染后不同时期的外植体进行一段时间的高温处理,也可以明显提高基因编辑的效率。这些优化的方法也可以应用于其他作物基因编辑系统中。因此,本研究对提高不同作物的基因编辑效率提供了很好的范例。

植物MSH1基因研究进展

本综述归纳了近几年来植物中Mut S HOMOLOG1(MSH1)基因的研究进展。根据文献的报道,结合NCBI和Gramene数据库的信息,本综述获得了48个来自于不同植物的完整的MSH1蛋白序列,并对它们进行了系统进化树分析。本综述概述了MSH1基因引发人们研究兴趣的三种原因:(1)MSH1是一个在植物中高度保守的核基因,易于克隆和比对,是用来做系统进化树分析的优良候选基因;(2)MHS1基因被干扰之后,能够引起线粒体基因组的改变,进而导致细胞质雄性不育的发生,因此该基因可用于细胞质雄性不育系的创制;(3)MSH1基因被抑制后可以引起DNA甲基化的重新编码,增加表观遗传变异,进而导致表观生长发育优势。这不仅为杂种优势分子机理研究提供了新的方法,而且为遗传育种提供了新的思路。