摘要：CCT家族基因影响植物开花,在玉米中,ZmCCT10、ZmCCT9基因是光周期敏感基因,ZmGhd7基因是与开花期相关的基因。利用CRISPR/Cas9技术靶向编辑ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7基因为研究基因的功能和快速改良玉米的开花期提供了可能。本研究以玉米ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7基因为编辑对象,以KN5585为稳定转化受体、以CML312SR、LCL-1、LCL-2为预改良的晚熟材料受体,首先通过Sanger测序验证了3个基因靶标区域在4份玉米材料中的保守性,其次根据sgRNA设计原则选择了1个sgRNA复合编辑3个基因,并利用同源重组方法构建了将由胚特异性启动子Zm3896驱动的DsRed表达盒和由ZmU6-2启动子驱动的sgRNA表达盒串联的CRISPR/Cas9基因编辑敲除载体CCT-CPD,然后采用酶切法和Sanger测序法分析T0代KN5585中3个基因的突变率和突变类型,验证了该系统的基因编辑效果,最后通过对稳定遗传转化植株所结籽粒在籽粒水平、组织水平进行DsRed荧光标记表型鉴定,验证了该系统中DsRed荧光筛选标记的有效性。在此基础上,通过杂交育种法以晚熟材料为母本、以T1代KN5585阳性株为父本获得F1并经过DsRed荧光筛选获得含有有效编辑转基因元件的晚熟材料。本研究构建的编辑ZmCCT10/ZmCCT9/ZmGhd7基因的串联DsRed荧光表达盒的CRISPR/Cas9系统为创制单基因突变体,双基因突变体,三基因突变体奠定了基础,该系统中DsRed荧光筛选标记的应用可以快速筛选区分有无转基因成分的玉米籽粒,成本低,鉴定效率高,具有大规模籽粒筛选的潜力,本研究为鉴定ZmCCT10、ZmCCT9、ZmGhd7三个基因的功能和创制玉米光周期钝感材料奠定了材料基础和高效的技术基础。

摘要：为研究聚糠萘合剂(PKN)和乙矮合剂(ECK)对小麦抗倒性、产量和籽粒品质的影响,于2017-2018年在中国农业科学院作物科学研究所试验中圃场开展田间试验,以4个小麦品种为材料,采用裂区试验设计,主区为小麦品种,副区为化控剂喷施次数,副副区为聚糠萘合剂、乙矮合剂和清水对照(CK)。设置小麦越冬前喷施1次(分别为PKN1、ECK1和CK1)、越冬前和起身期各喷施1次(分别为PKN2、ECK2和CK2)以及越冬前、起身期和齐穗期各喷施1次(分别为PKN3、ECK3和CK3)。结果表明,与对照相比,ECK2和ECK3处理显著缩短了基部节间,提高了倒4和倒5节间的茎粗和抗折力,增强了植株抗倒伏能力;PKN处理对小麦抗倒伏性能无显著影响。PKN处理下4个小麦品种的产量比对照增加1.00%~9.87%,其中PKN2和PKN3处理下单产分别显著增加5.51%和9.87%,PKN1、ECK1和ECK2处理均无显著差异,但ECK3处理比对照显著降低6.51%。相比对照,PKN处理提高了籽粒沉降值,增加了清蛋白含量,降低了醇溶蛋白含量,进而提高了谷醇比,其中PKN3处理最佳;ECK2和ECK3处理显著提高清蛋白和谷蛋白含量,显著降低醇溶蛋白含量,显著提高了谷醇比,除轮选103外,其他品种面团形成时间相比对照均显著增加。综上所述,ECK2处理显著提高了小麦抗倒伏性能,改善了籽粒营养品质,对产量无显著影响;PKN2和PKN3处理显著提高了小麦产量,改善了籽粒营养品质,但对抗倒伏能力无显著影响。

摘要：中低产田的氮素不足是制约水稻高产的重要因素,筛选和培育耐低氮品种是解决这一问题的有效途径之一。本研究利用种质资源导入黄华占背景培育的目标性状选择导入系群体,经连续3个季节在低氮和正常施氮条件下评价导入系的产量及其相关性状表现,发现低氮处理对导入系的抽穗期、结实率和千粒重影响最小,平均耐低氮指数均接近1;对单株产量和单株有效穗数的影响较大,平均耐低氮指数分别仅为0.45和0.62,认为单株产量和单株有效穗数是衡量水稻耐低氮性的有用指标。基于单株产量的耐低氮指数,从导入系群体中筛选出9份耐低氮株系,其单株产量的耐低氮指数变幅为0.87~1.04。对其中的5份进行多点品比验证,其中1份不具备耐低氮性,产量平均耐低氮指数为0.66,其余4份表现较强的耐低氮水平,产量平均耐低氮指数为0.94,表明耐低氮性具有个体和群体水平的差异,强调对分离群体中筛选出来的耐低氮材料进行群体水平验证的重要性。4份耐低氮株系中,M85耐低氮性主要通过在低氮条件下较高有效穗数和千粒重来实现,其余3份耐低氮株系(M382、M563和M79)则主要通过较多每穗实粒数和较高的千粒重来实现,提出在一定穗数基础上增加每穗实粒数是提高低氮条件下水稻产量的重要途径。结合选择导入系的苗期耐盐、成株期抗旱和全生育期耐低氮特性,对利用不同供体来源的选择导入系通过分子设计同步改良多个复杂抗逆性状进行了讨论。

摘要：三维(three dimensional,3D)打印又称增材制造,是一种通过数字化控制实现对产品的个性化设计和精准造型的新兴制造技术。近年来,基于其在定制化食品生产中的优势,3D打印技术在食品加工行业,尤其是个性化定制食品加工领域,引起越来越多的关注。淀粉是人类饮食尤其是以植物性饮食为主的东方饮食结构的重要组成部分。淀粉特殊的理化性质包括流变特性、水合特性和凝胶性质等,使其在流出喷嘴和打印成型方面具备天然优势,进而在食品3D打印中具有巨大的应用潜力。本文从淀粉3D打印中常用的打印设备类型、常见淀粉原料的打印工艺、淀粉材料理化性质与其打印性能的关联、淀粉改性对其3D打印产品的品质改善、淀粉3D打印产品的后处理以及打印对淀粉结构的影响等方面,综述了基于淀粉原料的食品3D打印研究进展,并展望了相关领域的发展前景和趋势。

摘要：为研究乙矮合剂(ECK)对高粱抗倒伏能力及产量的调控效应,于2020年在中国农业科学院作物科学研究所新乡试验基地设置田间试验,以辽杂19(LZ19)和辽杂37(LZ37)为试验材料,采用裂区试验设计,ECK喷施时期(拔节期、孕穗期)为主区,喷施剂量和品种为副区,设置0.75、1.50和2.25 L/hm^(2)3个喷施剂量(分别表示为ECK0.75、ECK1.50和ECK2.25),对照(CK)喷施等量清水。结果表明,ECK处理显著降低了高粱的株高,提高了高粱生育期内叶面积指数,促进了地上部干物质积累。ECK处理下,2个高粱品种第7~12节节长较CK降幅分别为21.9%~36.5%和4.5%~15.4%;拔节期ECK处理显著提高了第7~11节节粗和压折强度,ECK1.50和ECK2.25处理下第7~11节节粗相比CK增幅分别为4.9%~7.4%和4.4%~9.5%,压折强度增幅分别为9.2%~23.0%和4.6%~29.9%。随着喷施剂量增加,高粱产量呈先增加后下降趋势,拔节期ECK0.75处理增产效果最优,辽杂19和辽杂37相比CK分别增产3.4%和11.4%。因此,在本试验条件下,高粱拔节期叶面喷施0.75 L/hm^(2)的ECK能够改善高粱农艺性状,增强高粱的抗倒伏能力,提高产量。

摘要：我国的大豆生产落后于世界大豆主产国,从品种角度看,存在着单产水平低、油分含量低等问题。本文对主产国大豆品种研发应用情况以及美国大豆品种发展趋势进行分析,明确了美国在大豆种质的资源研究、育种技术研发、品种特性鉴定以及环境因素研究等方面对于大豆品种研发的促进作用。通过对中美大豆品种特性的全面比较分析,明确我国大豆品种在单产、含油量、种植密度等方面的差距,提出了快速提升我国大豆品种产量和品质的路径,即通过对高油大豆资源进行表型精准鉴定,研发全基因组选择、转基因等高效育种技术,聚合产量和其他优异性状,创制优异大豆种质,设计培育高油高产突破性品种,以期为中国大豆品种改良研究提供参考。

摘要：农作物是人类赖以生存的基础。然而,随着全球极端天气的增加、耕地的减少、人口数量的增多以及人民生活需求的提高,培育具备多个优良性状的聚合品种已成为解决粮食安全问题和现代农业分子设计育种的核心任务。全基因组关联分析(GWAS)是挖掘农作物优异基因的有效方法,已广泛应用于各类农作物中。这种分析方法成功揭示了控制农作物产量、品质以及抗逆性等关键育种性状的基因。本文系统总结了GWAS在5种代表性农作物中的最新研究进展,同时深入剖析了GWAS的局限性及未来发展趋势,期望为未来农作物的遗传改良提供有益参考。

摘要：光是影响植物生长和发育的一种环境信号,在植物的整个生命周期中发挥关键的调控功能。光信号转导的研究已有一百多年的历史,一直都是植物生物学研究领域的一个热点。本文从光敏色素、隐花素、紫外B受体等3种信号转导途径、光信号转导的共性调控机制、光信号与内源激素信号和其他环境信号的互作、以及作物光形态建成等方面,对植物光信号转导研究领域近十年来的重要进展进行了概述。

摘要：株型是影响谷类作物产量的重要性状,株型改良对提高作物产量具有重要意义。独脚金内酯(strigolactones,SLs)作为一种最新被鉴定的植物激素,其通过抑制腋芽的伸长调控分枝/分蘖的形成。β-胡萝卜素异构酶(D27s)是SLs合成途径的关键酶,通过对谷子(Setaria italica)β-胡萝卜素异构酶典型结构域Pfam:DUF4033进行分析,鉴定到3个谷子D27s基因家族成员(Seita.8G168400、Seita.6G088800和Seita.3G050900)。蛋白质特性分析显示,谷子D27s蛋白由271–277个氨基酸残基组成,分子量为30.1–30.4 k Da,等电点为5.85–9.31,不稳定系数介于38.48–74.47之间,且均定位于叶绿体;系统进化分析发现,谷子D27s家族成员位于3个不同进化分支;顺式作用元件预测显示,SiD27-1(Seita.8G168400)可能参与调控生物节律、生长素介导的生长发育以及干旱和低温等胁迫应答过程。基因表达分析显示,SiD27-1在谷子多分蘖材料中表达下调,在低磷胁迫处理下,D27s基因均能产生不同程度的响应,并且Si D27-1的响应较其它成员更快速。单倍型分析结果表明,SiD27-1的H001单倍型为优异单倍型,对谷子的株高、抽穗期和产量改良具有重要应用价值。综上,推测SiD27-1极可能在SLs合成中发挥关键作用并对谷子株型产生影响。研究结果为深入揭示D27s对谷子分蘖形成的调控机制奠定了基础,也为谷子株型分子设计育种提供了优异的等位变异位点。

摘要：2010年前后,随着各大作物模式品种基因组测序的完成,拟南芥、水稻、玉米等的重测序研究,突破了分子标记数量的限制,带动作物科学研究全面进入基因组时代,大量代表性品种、种质资源完成了重测序工作,数以百万甚至千万计的SNP标记,全基因组关联分析(GWAS,genome-wide association study)广泛应用于遗传资源研究,使近10年成为种质资源研究的黄金期,通过GWAS解析一些复杂重要农艺性状的遗传基础,成为Cell、Nature和Science及其子刊这一时期的主要内容,推动种质资源学迈入一个崭新时代。20世纪,遗传育种学的发展和完善推动了种质资源学科的萌芽和初步形成,而21世纪基因组学的发展和广泛应用,逐步形成了种质资源学推动育种学发展的新局面,一些长期困扰育种家的问题,通过GWAS分析得到了重要启示或答案(如番茄的驯化、育种史,品质与产量矛盾问题,小麦骨干亲本等)。而泛基因组研究的迅速发展,突破了单一参考基因组的局限性,使我们认识到品种间基因组结构变异的普遍性,为深度解析重大品种、骨干亲本的形成及突破性资源的创制提供了更加宽广的视野。巢式关联作图群体(NAM,nested association mapping)、多亲本互交群体(MAGIC,multi-parent advanced generation intercross)及以此为基础衍生的构建多亲本遗传群体的思路和实践,使研究群体的遗传背景水平达到同期育种要求,不仅加快了基因的精细定位,并为组装育种提供了平台,推动着种质资源学、基因组学和育种学的融合与互动,开启了以基因组信息为支撑的基因资源和分子设计育种新时代,也预示着大学科融合与调整时代的到来。