摘要：引导编辑(Prime editing,PE)系统是一种全新的、革命性的基因组编辑策略。该系统由引导编辑器(Prime editor)组成,包括nCas9(H840A)与逆转录酶(Reverse transcriptase,RT)的融合蛋白;以及包含PBS(Primer binding site)序列和RT模板(RT template,RTT)序列的pegRNA(Prime editing guide RNA)两大部分。PE系统可以在双链不断裂的情况下实现所有12种类型的碱基替换及小片段DNA增删,是精准编辑的全新范式。自2019年开发至今不到4年时间,PE系统作为一种通用的技术平台,已广泛应用于医疗、农业等各个领域,产生了一大批新种质资源、基因治疗药物等优秀应用案例。PE作为目前最灵活、最具发展前景的基因组精准编辑新手段,仍旧存在效率偏低、大片段操纵能力不足、系统组分设计复杂(如pegRNA)、安全性未全面评估等问题,仍需要深入研究。本文详细介绍了PE系统的技术原理及限制因素,全面总结了PE系统自开发以来的优化策略及在动植物系统、医疗领域的应用现状,并对PE的发展前景进行了展望。

摘要：分别利用12个不同生态类型的同源四倍体水稻作亲本,采用NCⅡ不完全双列杂交设计,组配4×8不完全双列杂交组合,对16个主要农艺性状进行了杂种优势分析.结果表明,同源四倍体水稻杂种一代主要农艺性状具有明显的杂种优势.除抽穗期外,其余15个供试性状均表现正向的中亲优势;除了抽穗期、十粒长和十粒宽3个性状外,其余13个供试性状在绝大多数组合中均表现正向的超亲优势.与二倍体杂交稻培杂77比较,同源四倍体水稻杂种在粒形、粒质量、叶面积和穗长上具有正向竞争优势.选出2个结实率和单株粒质量具有竞争优势的组合.

摘要：水稻种子休眠是影响穗发芽和粮食安全生产的关键因素。综述了已报道的与水稻种子休眠相关的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL),分析了水稻种子休眠的主效QTL和稳定表达的QTL,介绍了已经精细定位和图位克隆的QTL,总结了影响种子休眠的QTL定位因素,最后讨论了种子休眠未来的研究方向。水稻种子休眠受多个QTL控制,其中稳定表达和效应大的主效QTL可为基因克隆和分子设计育种提供参考。

摘要：【目的】基于水稻单片段代换系聚合而成的品系,是分子设计育种过程中的中间材料,通过评价其优劣,为育种和生产实践提供有益的参考.【方法】以25个聚合系为材料,在2013年早、晚两季采用随机区组试验测验它们与华粳籼74主要农艺性状的差异显著性,并探讨所考察性状的表型和相关的遗传基础.【结果和结论】5个聚合系P05、P08、P14、P15和P21的产量显著地高于华粳籼74,适于早、晚季种植;另2个高产聚合系P07和P12则仅适于晚季种植.所有考察性状的遗传率变动在0.885 9~0.993 7之间,其中,普通遗传率为0.554 7~0.968 8,互作遗传率为0.024 9~0.331 2.着粒密度降低产量,贡献率为15.5%;而千粒质量增加产量,贡献率达36.6%.试验结果为这些性状的遗传改良和育种上的间接选择提供了依据.

摘要：“设计育种”是21世纪初提出的新概念,是指有目的地利用作物基因组中有利等位基因来设计并培育人们所需要的品种。在过去的20年中,本实验室制定了“三步走”的策略开展水稻设计育种研究,构建了基于染色体单片段代换系(single-segment substitution line,SSSL)文库的水稻设计育种平台,并在水稻设计育种上取得了初步的成效。基于SSSL平台开展水稻设计育种,能有效地利用SSSL文库的基因资源,设计并培育出各种各样的水稻新元件、新品系和新品种。本文详细介绍了水稻SSSL文库的构建以及利用该文库开展水稻设计育种的探索,以期为水稻乃至作物的设计育种提供参考。

摘要：【目的】稻瘟病是水稻生产上的重要限制因素,挖掘与利用抗病基因是实现水稻高产稳产的重要保障。前期研究发现,稻瘟病抗性相关osa-miR-21可能通过靶向调控多胺氧化酶基因OsPAO4调节水稻稻瘟病抗性,但目前多胺氧化酶(Polyamine oxidases,PAOs)在水稻抗病中的功能研究尚未见报道。为进一步探究其在水稻抗病中的可能生物学功能,本研究利用CRISPR/Cas9编辑技术对水稻OsPAO4基因进行定点编辑并对其后代突变体进行分析。【方法】在OsPAO4第2外显子处设计了1个20 bp的编辑靶点,将靶点核苷酸片段克隆至pRGEB32载体,获得OsPAO4编辑载体。随后,利用农杆菌介导法转化水稻Pik-H4 NIL愈伤组织中,经过再生培养、潮霉素检测获得转基因阳性植株,并对T_(0)代植株靶位点附近DNA序列进行PCR和测序分析。【结果】OsPAO4基因被成功编辑,最终获得25个转基因阳性植株,并在T_(0)代产生多种突变类型:3株纯合突变、18株杂合突变和4株未发生编辑的植株。此外,T_(0)代杂合突变ospao4-8的颖壳颜色由紫色变为深灰色,且ospao4突变体中过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性有所升高,推测OsPAO4可能参与水稻的基础免疫过程。【结论】创制了多种类型ospao4突变体材料,初步确定OsPAO4可能参与水稻免疫过程的调控,为进一步深入揭示OsPAO4基因的具体生物学功能和分子调控机制奠定了重要基础。

摘要：株高是典型的数量性状,易受遗传背景和环境等因素的影响。单片段代换系和双片段聚合系减少了个体间遗传背景的干扰,是鉴定QTL和研究QTL上位性的新型遗传材料。本研究采用随机区组试验设计方法以初级单片段代换系间杂交衍生的16个次级单片段代换系和15个双片段聚合系分析了株高及其构成因素QTL的加性效应及加性×加性上位性效应。共鉴定出11个QTL,其中3个株高QTL,1个倒1节间长QTL,2个倒2节间长QTL,2个倒3节间长QTL和3个倒4节间长QTL,分布于第4、6和10染色体上。鉴定出23对双基因互作,其中7对为没有显著效应的座位间互作,16对为有显著效应的QTL与没有显著效应的座位间互作。结果表明,QTL加性效应和QTL间的上位性效应都是株高及构成因素的重要遗传组成。通过单片段代换系杂交衍生的次级单片段代换系和双片段聚合系可提高QTL鉴定和上位性分析的灵敏度。

摘要：为探索利用水稻粒长基因GS3以及单片段代换系进行谷粒长性状设计育种的可行性,本研究利用以籼稻品种"华粳籼74"为遗传背景且携带谷粒长基因GS3的单片段代换系与携带其它优良基因的单片段代换系杂交进行了分子聚合育种。在F4获得了26份含GS3和其它优良基因的纯合聚合系,谷粒长测定证实这些聚合系都获得了目标谷粒长表型,有效地改良了华粳籼74的外观品质。研究结果表明利用单片段代换系和GS3可以实现谷粒长的设计育种。

摘要：分子生物学是华南农业大学农学专业的必修课程。本教学团队近年来从教学大纲优化、教材体系建设、学情分析与教学内容设计、教学方法与策略等方面着手,在实践中不断革新、提高教学质量。连续多年的教学实践表明,相关改革措施成效明显,极大促进了学生的学习积极性、提升了专业感情,为培养服务于现代农业的创新型人才奠定了基础。

摘要：分别利用2个籼型和2个爪哇型同源四倍体水稻为母本和8个不同类型的同源四倍体水稻为父本,采用不完全双列杂交设计NCⅡ,组配4×8不完全双列杂交组合,对16个主要农艺性状进行了杂种优势分析.结果表明,同源四倍体水稻杂交一代主要农艺性状具有明显的杂种优势.除抽穗期具有负向的中亲优势外,其余15个性状均表现正向的中亲优势;除了抽穗期、十粒长和十粒宽3个性状超高亲优势为负值外,其余性状在绝大多数组合中均表现正向的超高亲优势.与二倍体水稻培杂77比较,同源四倍体水稻杂交组合在在粒形、粒重、叶面积和穗长上具有正向竞争优势,显示了同源四倍体水稻的利用潜力.通过杂种优势分析和农艺性状的比较,选出2个结实率和单株粒重具有明显竞争优势的杂交组合.