摘要：近年来集约化养殖业发展和畜禽粪尿的不合理还田导致大量畜禽粪尿磷流失到环境。针对该问题,我国完善了饲料磷推荐使用标准,提出了加强畜禽废弃物资源化等措施,这些措施显著降低了畜禽粪尿磷排泄量和磷环境排放。然而,将优化饲料磷与畜禽粪尿施用协同管理能否降低畜禽粪尿磷淋溶风险及损失尚不明确。基于此,本文以饲喂高水溶性饲料磷源(磷酸一二钙, MDCP)和常规饲料磷源(磷酸氢钙, DCP)的畜禽粪尿为供试肥料,设计淋溶模拟试验,分析“饲料-粪尿-农田”磷素协同管理对不同形态磷淋溶量的影响,以期为我国畜禽粪尿还田的深入推进提供理论支撑。结果表明,与DCP相比, MDCP可降低仔猪、肉鸡、肉鸭和蛋鸡畜禽粪尿淋溶液中溶解性无机磷和溶解性有机磷浓度,其降低范围分别为18.2%~31.0%和19.4%~55.9%。MDCP处理降低了畜禽粪尿活性磷以溶解性无机磷和溶解性有机磷形式的损失。施用来源于DCP饲料磷源的畜禽粪尿时,仔猪、肉鸡、肉鸭和蛋鸡粪尿输入的活性磷分别有19.7%、6.9%、16.7%和6.3%以溶解性无机磷形态淋溶损失;然而,施用来源于MDCP的畜禽粪尿,上述4种畜禽粪尿输入的活性磷分别有18.3%、6.4%、12.8%和4.7%以溶解性无机磷形态淋溶损失。因此,未来为了促进畜禽粪尿科学还田,降低畜禽粪尿磷淋溶风险,建议采取“饲料-粪尿-农田”磷素协同管理措施。

摘要：生物体的性状由遗传物质DNA中腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)四种碱基的排列组合所编码。在细胞分裂过程中,DNA复制不可避免地会产生错误,使得碱基排列组合可能发生改变,从而产生遗传物质变异。基因组编辑技术能够在海量的遗传密码中进行精准搜索,并靶向创制出预期的基因组变异,使人类开始拥有改造和设计生命体的能力。

摘要：相比于粮食作物,饲草基因组学研究严重滞后,限制了饲草重要农艺性状解析以及分子设计育种的进程。近年来,随着对饲草需求的增加、测序成本的大幅降低以及测序和组装技术的快速发展,许多重要饲草的基因组已被测序和分析。该文综述了豆科、禾本科和莎草科18种饲草的基因组学研究进展,并展望了饲草基因组研究未来的方向。

摘要：养殖场排放氨气及温室气体(NH_(3)、N_(2)O、CH_(4))末端处理技术近年来获得了国内外学者的广泛关注与持续研究,但不同畜种粪污管理各环节气体排放规律和阻控优先序尚不清楚,不同处理技术的处理效果、处理成本和适用场景尚不明确,缺乏多气体协同处理的技术体系。因此,本研究通过系统梳理已发表的文献,采用数据挖掘(data mining)的方法分析了猪、鸡、牛、羊4种畜种不同粪污管理环节(圈舍环节、固体粪污贮藏环节、液体粪污贮藏环节和固体粪污堆肥环节)气体排放和优先序特征,总结了与气体排放相匹配的减排技术特点,梳理了针对NH_(3)、N_(2)O、CH_(4)减排的各种技术原理与减排效果,探讨了粪污管理过程各环节气体阻控的优先序及潜在技术途径,可以为养殖场外排尾气处理不同类型技术组合和设计提供支撑,以实现养殖场氨气及温室气体减排的目标。指出现有NH_(3)、N_(2)O、CH_(4)末端处理技术的不足,展望了NH_(3)、N_(2)O、CH_(4)末端协同处理技术的研究方向,旨在为养殖场外排尾气未来技术研发提供依据。

摘要：全球气候变化和人口快速增长严重威胁世界粮食安全,现有作物难以满足人类未来的粮食需求,亟需高产优质且环境适应性强的作物品种。利用野生种质资源进行快速从头驯化,获得可应用于育种的新种质是应对粮食安全问题的新策略。开花时间性状是决定作物种植区域和最终产量的重要因素,在作物驯化中常常受到选择。目前在从头驯化中,通常直接利用控制作物开花的主效基因来改造开花性状,基因数量非常有限且功能较为单一。植物成花转变受到环境和内源性信号的复杂调控,本文提出利用调控开花基因表达的重要蛋白质的可逆行为变化——蛋白质相分离定向改造蛋白功能,从而精准控制开花相关基因的表达,可能为从头驯化中开花性状的分子设计提供新的选择。

摘要：饲草作物在保障国家大粮食安全的重要性日渐突出,饲草产业的健康发展迫切需要系统布局饲草作物基础生物学研究和生物育种科技战略。本文综述了主要饲草作物的种类和生物学特性、基因组学和主要性状功能基因研究进展,分析了以设计“理想饲草”为目标的饲草生物育种需要深度解析饲草特化生物学性状形成的分子基础,饲草驯化性状的分子调控,并借鉴粮食作物驯化研究的前沿进展实现饲草作物的从头快速驯化。建议发挥我国在饲草基因组学和基因编辑等方面的领先优势,大力发展大数据、人工智能驱动的新技术和新理论,引领饲草作物基础生物学与生物育种领域的突破。

摘要：2021年中国植物科学家在国际综合性学术期刊及植物科学主流期刊发表的论文数量相比2020年显著增加,在雌雄细胞识别与受精、干细胞命运决定、菌根共生、光合膜蛋白复合体、氮磷养分利用、先天免疫、作物从头驯化与基因组设计等方面取得了重要研究进展,“异源四倍体野生稻快速从头驯化”入选2021年度“中国生命科学十大进展”。该文总结了2021年度我国植物科学研究取得的成绩,简要介绍了30项重要进展,以帮助读者了解我国植物科学的发展态势,思考如何更好地将植物科学研究与国家重大需求有效衔接。

摘要：基因编辑技术可对生物体的遗传物质进行精准修饰和定向改造,是当前生命科学领域最受瞩目的颠覆性技术之一,也是农牧业生物育种中的关键核心技术。近年来,随着我国对高产优质饲草的需求量持续增加,亟须培育具有自主知识产权的优质饲草品种。该文简要概述了基因编辑技术的发展及其在农业育种中的应用,总结了禾本科和豆科饲草的基因组编辑研究进展,展望了未来利用基因组编辑开展饲草分子设计育种的发展方向。

摘要：长穗偃麦草是一种耐盐碱、耐旱、耐涝的多年生冷季型牧草,已在美国、加拿大、澳大利亚等国大面积种植。自1954年起,作为小麦遗传改良的重要资源,在我国长期被用作小麦远缘杂交的亲本。尽管1980-1990年代我国曾引进长穗偃麦草用于防风固沙和牧草生产,但鲜有大面积种植的报道。全世界已审定推广了10个以上的长穗偃麦草品种,而我国目前还没有自主选育的长穗偃麦草品种。2012年起中国科学院遗传与发育生物学研究所李振声组先后在北京、曹妃甸、南皮、海兴、东营等地进行多年多点种植试验,再次证实其耐盐碱高产特性。于是,2020年1月李振声提出了利用环渤海盐碱荒地种植耐盐碱牧草(如长穗偃麦草)建立“滨海草带”的设想。为此,需建立适合长穗偃麦草大面积种植的栽培技术、选育耐盐高产新品种。本研究综述了国内外有关长穗偃麦草耐盐碱、耐涝、耐旱等特点及牧草品质、品种选育、栽培技术与长穗偃麦草“滨海草带”方面的研究进展,以期为长穗偃麦草研究利用与示范推广提供参考。

摘要：基因捕获技术是目前最具应用前景的基因克隆方法之一。利用该技术建立的随机插入突变的突变体文库,可用于寻找、鉴定和研究大量未知功能和已知功能的活化基因,它是继自然突变、物理突变和化学突变之后发展起来的新的分子生物学方法。基因捕获载体是带有报告基因和／或选择标记基因的不完整的基因表达载体;这些载体所带的基因只有在整合到宿主功能基因内部且与融合的宿主基因编码框一致时才能得以表达。经典的基因捕获载体有:增强子捕获载体、基因捕获载体和启动子捕获载体。增强子载体只有一个最小化的启动子控制下游报告基因的表达活性。只有当启动子上游存在一个增强子时才能启动其下游基因的转录;而单独依靠这个启动子则不能转录。狭义的基因捕获载体是指插入到结构基因内部从而捕获该基因的载体,分为内含子捕获载体和外显子捕获载体。前者插入内含子,因此需要在无启动子的报告基因前面添加一个splice acceptor(SA)位点;后者插入外显子,因此不需SA位点就能产生融合蛋白mRNA。启动子捕获载体由一个无启动子的报告基因和选择标记基因组成,只有在捕获载体插入到内源基因的外显子中,且两阅读框一致的时候才会有报告基因和被捕获的内源基因上游编码区的融合蛋白的表达。利用某些遗传元件的遗传特性也可以构建非常有用的捕获载体。常用的有:逆转录病毒介导的捕获载体和转座子介导的捕获载体等等。该文较为全面地概括了转座子介导的捕获载体的用途和研究现状。比如:在拟南芥中应用Ac／Ds转座子元件,在果蝇中应用P-element和piggyBac转座元件,在斑马鱼中应用Tol2转座子元件,在脊椎动物研究中应用Tcl／meriner转座子超家族,以及在哺乳动物和小鼠ES细胞中应用piggyBac 转座子元件。还列举了设计新颖的载体优化策略,比如:发展新的选择标记基因,利用内源核糖体识别／结合位点(IRES), 去掉起始密码子和加一小段接头(linker)等方法。最后介绍了几种针对特定实验目的而设计的捕获载体。附录部分还列出了关于基因捕获技术的网络资源。