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农业生物育种技术的发展历程及产业化对策
林敏
2021, 11 (4): 405-417.
摘要5809)   HTML116)    PDF (2175KB)(1809)   

伴随千百年来自然物种进化与人类科技进步,世界农业育种经历了原始育种、传统育种和分子育种三个时代的跨越。生物育种是生物技术育种的简称,属于从转基因育种3.0版跨入智能设计育种4.0版、集各种前沿技术大成的新一代分子育种技术,其中最具代表性的包括培育革命性和颠覆性新品种的全基因组选择、基因编辑和合成生物技术。回顾了国内外农业转基因和生物育种技术的发展历程,分析了我国生物育种面临的严峻挑战,提出了加快我国生物育种技术创新的产业化对策。

我国“十三五”育成小麦新品种(系)抗赤霉病进展分析与展望
张勇, 胡文静, 张春梅, 蒋正宁, 吕国峰, 高德荣
2021, 11 (5): 590-598.
摘要4810)   HTML18)    PDF (537KB)(525)   

小麦赤霉病严重威胁我国粮食和食品安全,培育抗赤霉病小麦品种是解决该病害最经济有效的途径。20世纪90年代后,以扬麦158为代表的扬麦、宁麦系列中抗赤霉病品种的育成和大面积推广有效抵御了长江中下游麦区的赤霉病危害,使我国抗赤霉病育种处于国际领先水平。尽管全球明确了7个抗赤霉病基因,为开展抗赤霉病育种提供了重要支撑,但由于赤霉病抗性机制复杂,实现高抗与高产的协调仍极其困难,抗赤霉病仍是当前及未来我国小麦育种的主要目标。对“十三五”期间我国小麦新品系和审定品种的抗性情况以及我国抗赤霉病育种方面取得的进展进行了综述,并提出了重视挖掘和利用扬麦等推广品种中优异抗性基因、将Fhb1导入扬麦等主栽品种的育种技术路线和重视表型精准鉴定等建议,以期为实现我国抗赤霉病育种突破提供借鉴。

CRISPR/Cas9技术在小麦育种中的应用进展
曹巧, 史占良, 张国丛, 班进福, 郑树松, 傅晓艺, 张士昌, 何明琦, 韩然, 高振贤
2021, 11 (6): 661-667.
摘要4797)   HTML29)    PDF (501KB)(612)   

小麦(Triticum aestivum L.)是世界上主要的农作物之一,在粮食安全供应中发挥重要作用。在过去的几十年,由于小麦基因组复杂和遗传转化困难,导致小麦的基础和应用研究落后于其他谷类作物。2014年小麦基因组编辑取得了显著进展,进而促进了小麦生物技术的发展。综述了CRISPR/Cas9技术在小麦育种中的研究进展,简单介绍了CRISPR/Cas9基因编辑技术的发现、原理和优缺点,指出小麦基因编辑过程中农杆菌介导的遗传转化较粒子轰击法可降低转基因沉默频率,未来将成为基因编辑过程中主流的遗传转化方式;优化sgRNA的启动子、选择同源保守序列做为靶点可以提高基因编辑效率;新开发的碱基编辑器和prime editor需引入更多突变类型。展望了进一步提高小麦基因编辑效率和安全性的可行性,以期为未来小麦育种工作提供参考。

植物bHLH转录因子家族的功能研究进展
刘晓月,王文生,傅彬英
2011, 1 (6): 391-394.
摘要4702)      PDF (438KB)(2682)   
bHLH转录因子家族是植物转录因子中最大的家族之一。bHLH转录因子在真核生物的生长发育和调控中起到重要作用,其功能研究在动物中进展较快,而植物bHLH转录因子家族的功能只有部分得到解析。本文综述了bHLH转录因子家族在植物抗逆反应和生长发育中功能研究的最新进展,以期为进一步深入分析该家族基因在植物逆境胁迫应答中的作用提供帮助。
基于高通量RNA测序数据分析的弹性云平台
吴一雷, 闫鹏程,刘充,陈禹保,赵文明
2012, 2 (1): 52-56.
摘要4344)      PDF (3365KB)(2669)   
高通量RNA测序(RNA-seq)技术为研究人员提供了海量数据,如何对这些数据进行快速有效的分析,并为后续转录组、基因表达等研究提供支持,是生物信息学领域的热点方向。本文讨论了当前RNA-seq数据分析的发展水平和常用软件、算法,并设计了一系列数据处理模块和分析流程。同时,为了给用户提供更好的使用环境,我们设计了基于弹性资源管理系统的生物云平台BioCloud。该平台集成了丰富的软件,采用高灵活度、高扩展性的体系架构,在给用户提供低成本、高性能计算服务的同时,还提供个性化的流程定制服务。
普鲁兰酶的研究进展
乔宇,丁宏标,王海燕,常敏
2011, 1 (3): 189-194.
摘要4271)      PDF (517KB)(1296)   
普鲁兰酶是一类淀粉脱支酶,能够专一性切开支链淀粉分支中的α-1,6糖苷键,形成直链淀粉。普鲁兰酶可与其他淀粉酶协同作用,在淀粉加工工业中有着重要的用途和良好的市场前景。本文就普鲁兰酶的结构与催化机理、酶学性质、来源和应用进行了综述。
我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化应用面临的机遇与挑战
李敏, 王磊, 邹俊杰
2023, 13 (2): 157-165.
摘要4233)   HTML73)    PDF (603KB)(1213)   

玉米是我国重要的粮食作物和饲料作物,虫害和杂草防治是我国玉米生产面临的重大瓶颈问题。转基因抗虫耐除草剂玉米的应用能够减少农药使用量,在提高玉米产量、提升玉米收获品质方面具有重要作用。自1996年国外转基因抗虫耐除草剂玉米商业化应用以来,有效控制了玉米螟和草地贪夜蛾等鳞翅目害虫的为害,降低了除草成本,经济效益、社会效益和生态效益十分显著。对近10年来全球和我国转基因抗虫耐除草剂玉米的产业化发展现状进行了综述,分析了我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化面临的机遇与挑战,并为加快推进我国转基因玉米产业化应用提供了建议。

小麦抗赤霉病外源种质的创制和育种利用
肖进, 程怡璠, 宋融融, 孙丽, 王宗宽, 袁春霞, 王海燕, 王秀娥
2021, 11 (5): 560-566.
摘要4219)   HTML20)    PDF (538KB)(408)   

小麦赤霉病是危害小麦安全生产的重要病害之一,种植抗病品种是防治赤霉病最经济有效的手段。目前在生产上应用的抗源很少,越来越多的研究者将目光转移到小麦的近缘属种,寻找新的抗源以及寻求新的育种突破。携带抗性基因的外源染色体可以通过染色体工程手段以附加系、代换系和易位系等形式导入小麦。综述了将大赖草等多个小麦近缘种的抗赤霉病基因导入普通小麦、创制抗病外源种质和育种利用的最新研究进展,以期为小麦抗赤霉病育种提供参考信息。

高通量测序技术在农作物全基因组序列测定中的应用概览
孙健冬
2012, 2 (1): 11-15.
摘要4188)      PDF (398KB)(2782)   
近几年飞速发展的高通量测序技术(next generation sequencing,NGS)在生命科学研究的各个领域充分展现了其低成本、高通量和应用面广等优势。在现代农业生物技术领域,利用高通量测序技术,科学家们不仅能更经济而高效对农作物、模式植物或不同栽培品种进行深入的全基因组测序、重测序,也可以对成百上千的栽培品种进行高效而准确的遗传差异分析、分子标记分析、连锁图谱分析、表观遗传学分析、转录组分析,进而改进农作物的育种技术,加快新品种的育种研究。其中,获得农作物的全基因组序列是其他研究和分析的基础。本文通过介绍近年来发表的一些利用高通量测序技术进行的农作物全基因组测定和组装的工作,展示高通量测序技术在现代农业生物技术领域的广泛前景以及其建立起来的研究基础。
DNA重组技术的研究综述
张亚旭
2012, 2 (1): 57-63.
摘要4137)      PDF (1436KB)(1622)   
DNA重组技术,即DNA克隆技术的研究和运用是现代生物学发展的一个重要分支,是分子生物学发展的突出领域。本文介绍了DNA重组的类型及相关的生物学概念;综述了目前已报道的传统的酶切-连接经典克隆方法、位点特异性重组克隆方法、以及同源重组克隆方法,重点阐述了各自的原理、步骤、特点及实际应用等方面;最后归纳总结了各种方法的优缺点和应用范围,并对该技术的科研成果进行了回顾和对未来的研究进行了展望。
腺相关病毒(AAV)载体研究进展
赵丽琴,席斌,彭华松
2012, 2 (2): 110-115.
摘要4134)      PDF (863KB)(2649)   
基因治疗的载体在基因治疗过程中起着至关重要的作用,其中腺相关病毒(AAV)载体具有低致病性、对宿主免疫原性弱、长期稳定表达、广泛的细胞和组织亲嗜性等优点,是目前发展最热,也是最有希望的载体之一,已被广泛应用于临床研究。本文综述了腺相关病毒载体的研究进展,包括AAV的血清型、新型载体的开发、生产工艺及其放大及临床研究及讨论了AAV载体还存在的问题及可能的解决方案。随着腺相关病毒载体研究的进展,新的载体系统必将在基因治疗中发挥更重要的作用。
偶氮类合成色素检测技术的研究进展
薛虎寅,尹永梅,张太昌,宋佩,田溪,张昱,孟萌,郗日沫
2012, 2 (3): 171-176.
摘要4112)      PDF (1162KB)(3171)   
偶氮类合成色素是我国批准的食用合成色素中比较常用的品种,虽然其价格、着色、性质等方面较天然色素具有明显的优势,但安全性问题不容小视。因此能否对这些化合物做出快捷、准确的含量测定就显得尤为重要。本文总结了多种偶氮类合成色素的含量检测方法及结果,综述了偶氮类合成色素检测技术的研究进展。
基于CRISPR/Cas原理的转基因产品检测技术研究进展
谢宇宙, 付伟, 闫超杰, 王智, 朱鹏宇, 任永超, 张永江, 相宁
2021, 11 (4): 430-437.
摘要3852)   HTML21)    PDF (1409KB)(731)   

随着转基因产品商业化种植面积不断增加、国际贸易日趋频繁,对转基因生物安全管理提出了更高的要求。转基因产品检测技术作为安全评价的关键环节,逐渐引起了各国政府的关注。目前,针对转基因产品的快速检测方法层出不穷,但这些检测方法对于设备、试剂和专业的实验人员均有较高的要求。因此,为了有效支撑转基因相关产业的发展和管理,亟需建立一种高灵敏度、高特异性及高效的转基因检测技术。基因组编辑技术是近年来迅速发展的一类遗传修饰技术,其代表技术——CRISPR/Cas技术,更是极大地推动了生物技术的发展。CRISPR/Cas技术除了被应用于基因编辑领域,也逐渐被应用于核酸分子检测领域。基于此,以转基因产品检测技术为立足点,从CRISPR/Cas的检测原理、检测效果等技术层面分析了CRISPR/Cas检测技术发展的必然性,并对其在转基因产品检测上的应用前景进行展望,旨在为我国转基因产品快速检测和有效监管工作提供资料,对于保障我国转基因产品贸易的顺利进行具有重要意义。

转基因玉米的研究进展和食用安全性评价
刘婷婷, 仝涛, 黄昆仑
2022, 12 (4): 523-531.
摘要3849)   HTML22)    PDF (567KB)(690)   

玉米是我国重要的粮食作物和饲料作物。目前转基因技术作为生物育种技术的代表,已成为国际上育种的前沿和核心技术。世界各国利用转基因技术相继研发了具有多种优良性状的转基因玉米,创造了巨大的经济效益;同时统一、有效的监管措施是转基因玉米研发、推广和商业化的重要基础。食用安全性评价是有效监管的前提。针对转基因玉米的商业化和控制玉米重要性状基因的研究进展进行了综述,并对转基因玉米的食用安全性评价进行归纳分析,以期为我国转基因玉米的研发、管理和推广提供理论参考。

食品添加剂研究现状及发展趋势
杨新泉,田红玉,陈兆波,江正强,彭喜春4,张亚黎5
2011, 1 (5): 305-311.
摘要3822)      PDF (477KB)(5483)   
近年来食品添加剂的研究主要集中在新型安全的天然食品添加剂研究、食品添加剂制备中的新技术研究和食品添加剂的检测分析技术研究三个方面。本文概述了我国食品添加剂的现状、发展趋势及该领域的研究热点问题。同时对这两年国家自然科学基金委员会(以下简称基金委)在食品科学学科食品添加剂分支学科资助情况进行了分析,在基金申请中新型天然食品添加剂的研究受关注度较高,而利用生物技术制备天然食品添加剂这一研究热点在今年的申请和资助项目中也有体现。基金委在食品添加剂这一分支学科的资助体现了目前食品添加剂发展的趋势。
基于修饰Heparosan合成肝素的研究进展
王畅,严子琴,赵雷,钟卫鸿
2012, 2 (3): 177-183.
摘要3810)      PDF (2334KB)(2930)   
肝素和硫酸乙酰肝素是一种被广泛应用于临床中的抗凝血药物多糖,其在抗癌、抗病毒等方面也具有一定的作用。化学合成肝素的成本高,且合成过程复杂,利用微生物来源的heparosan作为肝素前体的酶化学方法合成肝素,已成为一大研究热点。本文综述了肝素和硫酸乙酰肝素的结构和生物学功能及其酶学和化学方法合成的相关研究,并对其应用前景进行了展望。
植物花青素合成途径中的调控基因研究进展
宫硖,薛静,张晓东
2011, 1 (6): 381-90.
摘要3763)      PDF (1013KB)(4198)   
花青素广泛分布于高等植物中,是一种水溶性的植物色素,与农作物的多种品质性状密切相关。虽长期受到关注,但其生物合成途径则是近年来随着拟南芥等植物突变体研究的深入才取得突破的。对于花、果实和种子中的花青素研究始终是热点,近来国内外有很多关于花青素合成与基因调控发明研究的报道。随着研究的深入不仅可以为医疗保健等提供科学依据,而且有助于其在农业生产中应用。本文综述了植物花青素基因的研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径,生物合成途径中相关转录因子的调控,以及已经分离和克隆的调控基因在功能方面的研究进展。
细菌纳米磁小体的合成机制及应用
郭芳芳,杨薇,姜伟
2012, 2 (1): 16-22.
摘要3662)      PDF (483KB)(1783)   
综述了近年趋磁细菌纳米磁小体生物合成的分子机制及应用进展。磁小体的合成涉及磁小体膜的形成、铁的吸收和转运、磁小体晶体的矿化、成熟以及磁小体的链状排列等。其中Mam J和Mam K互作并丝状排列,固定磁小体使其链状排列及磁小体膜由细胞质膜内陷而形成是两个令人注目的成就。我们也提出了关于磁小体的生理意义及合成机制的假说:细胞在低氧浓度下由于氧胁迫大量吸收铁,Fe 3+/Fe 2+电子对可起到类似O 2/H 2O的作用,产生能量并作为电子受体;Fe3+得到电子还原成的Fe 2+可引起Fenton反应,此反应产生的活性氧可影响到生物体的正常生理代谢,细胞为降低Fe 2+浓度,将其与Fe 3+一同转化为Fe 3O 4颗粒;磁小体的生理功能之一是降低胞内的活性氧。
一种简便高效的酵母基因组提取方法
唐巧玲, 付鹏飞, 王旭静, 王志兴
2012, 2 (4): 293-296.
摘要3609)      PDF (1297KB)(2618)   
提取基因组进行检测是酵母研究过程中的必要步骤之一。以毕赤酵母菌株GS115作为研究对象,主要成分为0.2 mol/L醋酸锂和1% SDS的酵母裂解液能高效的裂解酵母细胞壁。与两种酵母基因组提取试剂盒相比,该方法从相同体积的酵母培养液中获得的基因组的量高5倍以上,并且操作简便、快速,能在2 h内完成一次提取过程,极大地缩短了时间。以GS115中的内源 AOX基因为目的基因,对提取的基因组进行PCR检测和Southern杂交检测,进一步验证了基因组的质量。因此,本文建立了一种简便、快速、经济而高效的酵母基因提取方法。
植物中硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的作用
May Sandar Kyaing,顾立江,程红梅
2011, 1 (3): 159-164.
摘要3599)      PDF (529KB)(2285)   
植物通过硝酸盐同化途径以硝酸盐和氨的形式吸收氮元素。硝酸盐的同化是一个受到严格控制的过程,其中两个先后参加反应的酶——硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)对初级氮的同化起主要调控。在高等植物中, NRNiR基因的转录及转录后加工受到各种内在和外在因素的影响,翻译后调控是消除亚硝酸盐积累的重要机制。随着分子生物学技术的发展,可以更容易地通过突变体和转基因方式来研究 NRNiR基因的调控。