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[成果] 1700520385 北京
S51 应用技术 谷物及其他作物的种植 公布年份:2018
成果简介:为了突破水稻产量瓶颈,育种家提出了理想株型的概念,希望培育出分蘖数适宜、茎秆强壮、穗大粒多的高产理想株型品种,同时具有优良的食用品质,实现新绿色革命。该项目围绕“水稻理想株型与品质形成的分子机理”这一核心科学问题,鉴定、创制和利用水稻资源,创建了直接利用自然品种材料进行复杂性状遗传解析的新方法;揭示了水稻理想株型形成的分子基础,发现了理想株型形成的关键基因,其应用可使带有半矮秆基因的现有高产品种的产量进一步提高;阐明了稻米食用品质精细调控网络,用于指导优质稻米品种培育。该项目强调基础理论研究与生产实际应用的结合,将取得的基础研究成果应用于水稻高产优质分子育种,率先提出并建立了高效精准的设计育种体系,示范了高产优质为基础的设计育种,培育了一系列高产优质新品种,为解决水稻产量与品质互相制约的难题提供了有效策略。研究成果在《Nature》等国际权威学术刊物上发表,多次入选“中国科学十大进展”和“两院院士评选中国十大科技进展新闻”,引领了水稻遗传学的发展,具有重要的国际影响。
[成果] 1800120045 江苏
S56 应用技术 谷物及其他作物的种植 公布年份:2017
成果简介:油料作物育种的关键是改进油脂产量和品质以及保障产量和品质遗传潜力得以实现的抗病、抗耐性状。掌握优异亲本,特别是拥有大量有利的受体亲本是关键。优异亲本(包括优异供体亲本和受体亲本)的合理利用是育种成败的关键。该项目以解决中国油料作物育种中提高单产的突出问题为目标,以油料作物优异受体亲本或骨干亲本为重要研究对象,以研究油脂产量(籽粒产量和油脂含量)和品质(油脂脂肪酸组成和蛋白质含量)等相关性状的遗传构成为重点,开展优异受体亲本的遗传剖析和育种利用的研究。项目主要阶段性成果:对现有的耐旱、优质等特异种质或优异供体亲本进行遗传剖析,揭示其遗传规律,标记、定位甚至克隆重要的目的基因。在该基础上,建立起优良基因资源高效组配的设计育种理念与技术体系,改良现有的优异亲本和创制未来优异亲本。在该领域国际核心刊物上发表SCI论文169篇,在Science和Nature系列刊物上发表论文4篇。获授权发明专利44件;获奖成果10项。选育出优质高产多抗新品种22个,申请品种权保护15项。所获得的主要阶段性成果及创新点如下:(1)从基因组水平解析了油脂合成调控的分子机理。积极参与国际竞争和国际合作,牵头或参与完成了五大油料作物基因组测序。发表甘蓝型油菜和亲本种白菜、甘蓝,棉花,芝麻等油料作物基因组测序和分析。首次以油菜、大豆、芝麻等油料作物全基因组测序为基础,在全基因组水平将关联分析和QTL定位有机结合,揭示优异亲本有利基因群形成的分子机制。(2)从表现型、QTL和基因水平上大规模、系统地剖析中国油料作物优异亲本形成的遗传基础,初步阐明了优异亲本有利基因群的形成机制。通过分子标记手段,研究揭示了大豆、油菜等油料作物优异亲本重要等位基因演化规律。以大豆为例,从野生大豆到地方品种到育成品种,油脂、油酸平均含量逐步升高,同时等位变异的总数在逐步减少,其中,增效等位变异所占比例逐渐增加。通过检测优异等位变异,并通过基因组辅助选择育种保持和聚合将是未来农作物分子育种的一个重要研究内容。(3)提出提高含油量育种的新途径。遗传研究发现母体基因型对油菜种子含油量效极大(达86%)。油菜含油量母体调控机理研究,不仅可以从源头寻找出提高含油量的新途径和新基因,在油脂合成调控基础研究方向取得新突破,弥补现阶段含油量研究多集中于胚珠的缺陷,还可以为其它作物母体调控研究提供借鉴,提供一个新的研究平台。(4)开发出复杂性状遗传解析、基于优异亲本分子育种的系列统计分析方法和相应的软件。在统计分析方法和软件开发方面也取得了突破性的进展,提出了基于“X组学”定位QTX。该项目研制出基于“X组学”定位QTX的新方法及其软件QTXNetwork,能同时开展定位基因组QTS、转录组QTT、蛋白组QTP和代谢组QTM,而且拓展到可对转录组、蛋白组和代谢组分子信息与性状表现型进行关联分析,分析方法和GPU平行软件优化技术均属国际创新。
[成果] 1700440411 浙江
S51 应用技术 谷物及其他作物的种植 公布年份:2017
成果简介:项目组通过对水稻光身特性进行遗传分析,首次克隆了控制水稻表皮毛生长的相关基因GLR1,从分子水平上揭示了GLR1调控水稻表皮毛的发育机理,研究结论对育种家通过利用分子标记辅助选择以及杂交改良等技术手段选育优良光身水稻新品种具有指导意义,为光身稻的育种及推广应用提供了理论基础。针对长江中下游地区水稻生产实际和消费特点,在光身稻理论研究的指导下,通过自创的一年多代选育方法,育成了光身型、低直链淀粉含量、软香米品种嘉58、不育系嘉64A、嘉优中科系列杂交稻的恢复系等标志性、突破性材料。其中嘉58于2013年通过浙江省品种审定(审定编号:浙审稻2013011),2016年获植物新品种权保护(品种权号:CNA20120135.0)。嘉优中科1号、2号、3号2016年分别通过上海市、浙江省和江西省品种审定,2014-2016年连续三年列为浙江省农业厅主推品种,2016年被评为"浙江十大好品种",截止2016年,嘉58在浙江省累计推广317.05万亩,增产稻谷1.34亿公斤,增加经济效益4.01亿元。建立以嘉58为原料的品牌大米11个,其中德清清溪鳖业公司生产的"清溪香米"2013-2015连续三年获浙江省农博会金奖,嘉兴市都市田野生态农业有限公司的"稻瓜坊"品牌大米、湖州旧馆和桥粮油厂的"羽林"品牌大米双双获得2016浙江好稻米十大金奖产品,浙江三羊现代农业科技有限公司的优质嘉58大米荣获2016年度"上海大"杯全国稻田综合种养优质大米评比最佳品质与口感奖金奖,金山都牌"武夷香米"获得2011年第十届中国优质稻米博览交易会优质产品称号。同时嘉58抗性较好,可减少农药施用量,减轻农业污染,具有良好地生态效益。鉴于各地热烈并富有成效的产业化开发,有力推动了周边省市晚粳稻区的示范推广进程,自浙江省品种审定以后,已在上海市通过了引种区试,(引种公告号:沪引种2016第5号)。毗邻的江苏、安徽及属于同一生态类型的湖北晚粳稻区,正在积极开展引种试验,已联合安徽隆平高科、苏州市种子站、江苏中江种业公司,各地引种试验已顺利完成,正在申办有关引种备案。发表SCI论文1篇,中文核心期刊3篇。
[成果] 1600060162 北京
Q943 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:表观遗传学是在传统遗传学基础上发展起来的新兴学科,是研究在DNA序列不变的情况下,基因功能发生可遗传的变化的学科;其中组蛋白修饰、DNA甲基化和小分子RNA调控是表观遗传的主要机制。研究目的:表观遗传调控对农作物抗逆性、开花控制、种子发育和果实品质等农艺性状有着重要的影响,但具体的分子机制还有待进一步阐明。研究高等植物的表观调控,不仅能揭示高等植物表观遗传调控的分子机制,更可为农业生产、品种培育、生物技术应用提供理论依据,为开发农业新技术奠定基础。主要科学发现:系统鉴定了植物组蛋白甲基化和去甲基化的关键因子,阐明了它们调控基因表达和维持转座子活性的分子机制,首次在全基因组水平上证实转座子具有调控功能;率先建立了植物精氨酸甲基转移酶PRMT的纯化体系,分离鉴定了拟南芥AtPRMT4、5、10等重要组分,发现它们通过抑制FLC表达而调控开花;首次揭示了AtPRMT5参与全基因组范围内mRNA前体可变剪切从而调控开花的分子机理;发现了水稻Dicer蛋白OsDCL1、4和3b分别催化miRNA、tasiRNA和phasiRNA的生物合成,阐明了OsDCL4介导产生的tasiRNA靶向ARF基因进而调控水稻外颖发育的分子机理;发现了小分子RNA丰度的变化可导致表观遗传修饰水平的差异。这些发现不仅为探索高等植物表观遗传调控机理奠定基础,也为表观遗传调控在分子育种方面的应用提供了理论依据。成果产生的价值:该项目共发表通讯(含共同)作者论文25篇,其中24篇被SCI收录,总影响因子合计236.7。分别发表在Nature Genetics,Annu.Rev.Plant Biol.,PNAS,Plant Cell,PLoS Genet.和Plant Physiol.等刊物上。该项目研究成果反映了植物表观遗传研究领域的最新进展,在国际上被广泛正面引用或专文评述,论文共被SCI他引816次。该项目研究工作的系统性和原创性得到国际同行的认可,在植物表观遗传学研究领域具有重要的国际影响和学术地位。主要完成人曹晓风博士应邀在国际拟南芥大会、美国Keystone、冷泉港等国内外会议和德国马普研究所等知名学术机构做特邀报告50余次,受到国内外同行的广泛好评。先后担任《中国科学》副主编、Plant Cell和Curr Opin Plant Biol等10种期刊编委,她是Plant Cell创刊以来唯一入选的中国大陆编委。她先后担任中科院创新团队国际合作伙伴计划、基金委优秀创新群体和科技部重大研究计划等植物表观遗传研究团队的首席科学家。对中国植物表观遗传学的学科发展发挥了重要的引导和促进作用。
[成果] 1700050694 浙江
S51 应用技术 谷物及其他作物的种植 公布年份:2016
成果简介:项目组通过对水稻光身特性进行遗传分析,首次克隆了控制水稻表皮毛生长的相关基因GLR1,从分子水平上揭示了GLR1调控水稻表皮毛的发育机理,研究结论对育种家通过利用分子标记辅助选择以及杂交改良等技术手段选育优良光身水稻新品种具有指导意义,为光身稻的育种及推广应用提供了理论基础。针对长江中下游地区水稻生产实际和消费特点,在光身稻理论研究的指导下,通过自创的一年多代选育方法,育成了光身型、低直链淀粉含量、软香米品种嘉58,2013年通过浙江省审定,审定编号:浙审稻2013011,2015年获植物新品种权保护;同时,选育出光身晚粳不育系嘉64A及一批具理想株型的广亲和恢复系,正在中国南方稻区进行示范、区域试验或实施产业化品牌开发。其中,嘉58于2014-2015连续两年列为浙江省农业厅主推品种,从2013年开始连续3年建立高产攻关田和百亩示范方,开展高产栽培技术研究,搞好培训,落实各项措施,并总结出一套相适宜的高产栽培技术,良种良法相配套,出色完成省农业厅0406示范计划及浙江省“省级水稻品种主推”计划,百亩方经农业主管部门组织测产验收,最高百亩方亩产737.7公斤。2013-2015年,浙江省累计推广185.97万亩,按浙江省两年区试平均每亩增产42.2公斤计算,增产稻谷7847.9万公斤,增加经济效益2.35亿元。德清清溪鳖业、嘉兴农投等公司开展鳖稻共养、鸭稻共生、放养寄生蜂等利用生物防治技术生产的嘉58软香米,主要为绿色无公害或有机生态大米,每公斤高于市场价1-1.5元,受公司优质优价的带动,嘉58的稻谷收购价,每公斤高出普通晚粳稻谷0.4元以上,建立以嘉58为原料的品牌大米11个。具理想株型的广亲和光身稻恢复系配制的杂交稻,在中国南方稻区单季晚粳组2013-2015连续三年产量居第一位,嘉优中科3号2015年通过浙江省初审,嘉优中科1号通过上海市生产试验,嘉优中科2号2015年通过江西省生产试验。发表SCI论文2篇,中文核心期刊3篇,申请国家发明专利1项。光身稻基因及相关机理研究论文发表在《Rice》2012年第5期;一年多代育种方法研究论文发表在《Breeding Science》2015年第3期,同时该方法申请国家发明专利(申请专利号:201510155780.1)。
[成果] 1500400023 北京
Q945 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2014
成果简介:与单细胞生物和动物相比,被子植物的有性生殖过程尤其复杂,人们对其调控机理知之甚少。因此,对高等植物有性生殖分子机制的解析,将丰富人类对自然的认识,促进植物生殖生物学的发展,在遗传育种上具有重要应用价值。该项目在被子植物有性生殖的分子调控机制方面取得了以下创新研究成果:示了细胞核仁功能的精细调控是胚囊发育的关键因素。通过对slow walkerl(swal),swa2,gametophyte factor1(gfa1)等突变体的分析和相关基因的功能研究,发现这些基因调控核糖体生物发生过程,从而控制配子体细胞有丝分裂进程和胚囊发育;提出RNA加工和核糖体发生等核仁功能的调控是胚囊发育的关键因素。该成果丰富了人类对胚囊发育分子机制的认识,受到了国际同行的关注和认同。现和证明了中央细胞在花粉管导向中的关键调控作用。被子植物花粉管导向是一个受多种信号调控的过程,以前认为只有助细胞在胚囊花粉管导向中起作用,而该研究证明,在中央细胞特异表达的CENTRAL CELL GUlDANCE(CCG)蛋白是一个全新的转录调控因子,通过调控下游基因的表达而参与花粉管导向过程,其突变导致胚囊不能吸引花粉管,该研究证明了中央细胞在花粉管导向中的关键调控作用。此发现改变了人们多年来形成的只有助细胞参与花粉管导向的观点,为该领域近10年来的重要进展,产生了较大的国际影响。现了细胞核定位的PPR蛋白在早期胚胎发育过程中的转录调控作用。Pentatricopeptide Re-peat(PPR)蛋白是在线粒体和叶绿体中参与RNA编辑加工的一类功能保守蛋白,它们是否还具有其他功能尚不清楚。该项目首次发现了一个核定位的PPR蛋白GLUTAMINE-RICH PROTEIN23(GRP23),它作为一个关键的转录调控因子,通过募集RNA聚合酶Ⅱ控制早期胚胎发生。该发现拓宽了人们对于PPR蛋白功能和高等植物早期胚胎发生分子机制的认识,作为重要进展在《Plant Cell》杂志的“In This lssue”中评述。现肌动蛋白基因GhACT1主要参与调控棉纤维的细胞伸长,而与棉纤维细胞分化无关。棉纤维是珠被表皮细胞分化而成的,与胚囊发育、受精和胚胎发生密不可分,具有重要的经济价值。该项目研究了肌动蛋白家族在棉纤维发育中的作用,发现GhACT1主要调控棉纤维细胞的伸长,而与细胞分化无关,尽管该家族成员在序列上高度保守,但是功能各异。该项目在胚囊发生、雌/雄细胞识别、早期胚胎发育和棉纤维生长的分子机理研究方面有重要科学发现,克隆了SWAl、SWA2、GFAl、CCGl、GRP23和GhACTl等多个关键基因。8篇代表论文被《Science》、《Developmental Cell》、《Current Biol-ogy》、《PNAS》、《Plant Cell》、《Annual Review ofPlant Biology》、《Trends in Genetics》等SCI刊物他引229次。主要完成人应邀在国际会议作报告,在Annual Review of Plant Biology和Current O-pinion in Plant Biology等著名杂志发表述评,为Springer等国际出版社出版的图书撰写章节,在该领域产生了重要国际影响。
[成果] 1600400077 浙江
S43 应用技术 农业服务业 公布年份:2015
成果简介:双生病毒是一类在多种作物上造成毁灭性危害的植物DNA病毒。双生病毒分布广、种类多、危害重、传播快,病害控制困难。了解双生病毒的种类分布、流行规律、变异进化及致病机理是制定安全、高效的双生病毒防控策略的关键。该项目在973课题、国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点项目等的资助下,经过15年研究,对中国双生病毒开展了系统研究,主要创新成果如下:1.明确了中国双生病毒的种类分布、生物学特性及病害侵染循环特征。建立了双生病毒快速诊断检测技术,提高了病害的预测预警水平;系统调查了双生病毒在中国的发生分布,明确了双生病毒在22个省市发生,分离鉴定41种双生病毒,其中31种为新种,占全球发现的双生病毒总数的13.5%,发现的新双生病毒数量居国际首位;发现17种双生病毒伴随有卫星DNA,测定了250种卫星DNA的全长基因组序列:构建了双生病毒及卫星DNA的侵染性克隆,明确了病毒及卫星DNA在致病中的作用;确定了多种双生病毒的侵染循环特征,即通过烟粉虱在杂草-作物或作物-作物间循环传播,为双生病毒病的控制奠定了基础。2.解析了双生病毒的种群遗传结构和变异进化规律。发现双生病毒遗传结构是异质种群,病毒种群具有准种特征,具有与RNA病毒相似的突变率;双生病毒卫星DNA的变异主要集中在pci蛋白邻近C端区以及卫星保守区与A-rich之间的非编码区,卫星DNA与伴随的双生病毒基因组存在共进化关系;发现中国多种双生病毒基因组之间存在重组。双生病毒种群的突变和基因组之间的重组导致了新病毒的产生,这对阐明双生病毒快速变异与进化的机制及合理使用抗病品种控制病毒病害具有指导意义。3.阐明了双生病毒及其伴随的卫星DNA的致病机理。首次揭示了双生病毒卫星DNA编码的βC1是重要致病因子和RNA沉默抑制子。发现双生病毒编码的C2能够通过与S一腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDCl)互作并且抑制26S蛋白酶体介导的SAMDC1蛋白降解来影响植物和病毒基因组DNA的从头甲基化过程,促进病毒DNA在植物中的积累。发现双生病毒的C4能够诱导植物中RING-finger蛋白RKP的表达,从而调控寄主细胞周期,促进寄主植物细胞分裂和病毒的高效复制。在明确pci致病机理的基础上,建立了新型高效的基于卫星DNA的基因沉默载体,为快速研究植物基因功能提供了技术支持。项目8篇代表性论文发表在《Plant Cell》、《Plant Journal》和《Journal of Virology》等期刊上,累计影响因子47.049,被《Nature Reviews Microbiology》、《Nature Reviews Genetics》等SCI论文正面引用513次,其中被SCI他引356次,单篇最高被SCI引用133次:20篇主要论文正面引用850次,被SCI他引529次。该项目获国家发明专利7项,相关研究工作获全国百篇优秀博士论文奖1篇、提名奖1篇,浙江省科学技术奖一等奖1项,高等学校自然科学奖一等奖2项。项目研究结果具有原创性,得到国内外同行的广泛认可。
[成果] 1600400075 北京
Q11 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:胚胎干细胞为组织再生和器官修复提供了新的希望,但人类胚胎干细胞的获得面临伦理和技术等多方面的挑战。利用诱导性多能干细胞技术与核移植技术开展的细胞重编程研究不仅为阐明生命形成与个体发育的机理提供了重要研究体系,也为再生医学的发展带来了新的契机,是国际生命科学研究和再生医学竞争的焦点。该项目组在诱导性多能干细胞和人类胚胎干细胞的获得与细胞重编程机理研究方面取得了多项突破性成果,解决了多个关键的、具有重要基础研究和临床应用价值的科学问题,赢得了国际学术界的高度认可,推动了国际相关领域的发展,为提升中国干细胞研究的国际影响力做出了重要贡献。主要成果包括:1.首次获得完全由诱导性多能干细胞(iPS细胞)发育而成的健康动物,推动了iPS技术的普及与应用。iPS技术可以将分化的成体细胞重新诱导为多能干细胞,从而有望解决再生医学面临的细胞来源短缺的瓶颈,具有广阔的临床应用前景。但iPS细胞是否具有与胚胎干细胞相同的发育能力是阻碍其基础研究和临床应用的首要问题。该项目通过技术创新,首次获得了完全由iPS细胞发育而成的健康小鼠及后代,证明了iPS细胞能够像胚胎干细胞一样发育为健康个体,为iPS理论的完善及推动其在再生医学领域的应用做出了突出贡献。该成果被评价为iPS研究领域“里程碑式的工作”,有力地推动了iPS技术的发展。2.发现人类体细胞重编程的一个制约因素并建立了人类孤雌胚胎干细胞系,推动了灵长类体细胞重编程与干细胞研究。体细胞核移植等重编程技术是获得个体化干细胞系的重要方法,项目组发现体细胞核移植来源的猕猴胚胎与正常胚胎间存在表观遗传修饰差异,并进而发现卵母细胞质量是制约人体细胞重编程效率的主要因素。开发了利用废弃单性胚胎建立人类干细胞系的新技术.该成果被评价为“标志着人类胚胎干细胞研究一个新纪元的开始”。3.发现了能够区分干细胞多能性水平的分子标识和其他细胞多能性调节机制,使得准确、快速地鉴定胚胎干细胞多能性水平成为可能。项目组建立了小鼠卵细胞蛋白表达谱,发现了组蛋白乙酰化对体细胞重编程效率的影响及相关调节小分子。不同胚胎干细胞系/iPS细胞系的多能性水平和发育能力差别很大,如何快速鉴定其多能性水平是干细胞基础研究与临床应用面临的重要问题。项目组发现了表达与干细胞多能性水平正相关的关键基因调控区,可作为判断胚胎干细胞/iPS细胞多能性水平的分子标识,为解析细胞多能性调控机制提供了新的思路。该成果被评价为“有望引领干细胞的临床治疗沿着最有效、最有前景的方向发展”。该项目的研究成果分别发表在《Nature》、《CellStem Cell》等杂志上。8篇代表性论文被他引751次,最高单篇他引320次,20篇主要论文被他引1081次。上述多项研究成果受到国际一流科技杂志与媒体的高度评价,其中证明iPS细胞发育全能性的成果终结了科学家关于iPS细胞是否能够替代胚胎干细胞的争论,在2009年美国《时代周刊》评选的年度十大医学突破中排名第五,并入选了2009年度“中国基础研究十大新闻”和两院院士评选的“中国十大科技进展”。
[成果] 1400520542 北京
Q78 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:Mitogen-activatedproteinkinase(MAPK)级联信号途径是真核生物重要和保守的信号转导方式,参与调节生物体内很多重要的生物学过程,在高等植物中主要包括生物体对各种生物和非生物胁迫、激素介导的植物生长发育过程等。MAPK信号能够通过三级级联的方式,即MAPKKK,MAPKK和MAPK逐级磷酸化,连接上游的受体信号和下游的调控底物。拟南芥基因组拥有60个MAPKKKs,10个MAPKKs和20个MAPKs。各级级联组分的不对等的数目使得MAPK级联信号的特异性成为该领域最具挑战性的问题之一。课题组实验室分离获得的拟南芥矮小丛生突变体bud1的已有研究结果表明,控制该性状的BUD1基因编码拟南芥MAPK级联信号途径的成员MKK7。MKK7通过负调控生长素极性运输影响植物的株型,同时又可以促进水杨酸的合成而引起植物基础和获得性的抗性,暗示MKK7控制多条下游信号通路。体外磷酸化实验证明MPK3和MPK6是MKK7的下游底物。通过该项目的实施,课题组证明了在植物体内存在MKK7可以磷酸化MPK3和MPK6,并解析了MKK7-MPK3和MKK7-MPK6两个级联信号的特异性。课题组的结果表明,MKK7-MPK6特异调控植物的生长发育,包括分枝形成、重力反应、花丝伸长及侧根形成等。深入的研究揭示生长素运输载体PIN1是MKK7-MPK6直接磷酸化底物。MKK7-MPK6通过磷酸化PIN1调控生长素极性运输,从而影响生长素分布,调控植物分枝的形成。课题组的结果还阐明MKK7-MPK3信号途径可以特异性调控SA的合成参与植物的抗病性反应。正在进行的MKK7-MPK3和MKK7-MPK6下游特异性底物的筛选将进一步阐明这两天级联信号行驶功能的分子机制。
[成果] 1400520764 北京
Q42 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:复杂神经回路的建立依赖于每个神经纤维沿着既定的路线生长到其正确的靶位置。沿背腹体轴(D/Vaxis)的神经生长机制被研究的相对清楚,但是沿前后体轴(A/Paxis)的神经生长机制研究相对较少。课题组利用线虫头部的一组RME神经元为研究对象,通过大规模的遗传筛选发现Wnt通路影响RME神经沿A/P轴的生长:CWN-2是起吸引作用的Wnt配体,通过Frizzled受体CFZ-2和MIG-1将信号传递给DSH-1;酪氨酸孤独受体CAM-1/Ror2与CWN-2及其受体MIG-1和CFZ-2存在遗传学上互作,暗示其可能作为Wnt的共同受体;酵母双杂筛选发现CAM-1可以与Wnt下游效应分子DSH-1结合。那么Wnt通路是怎样被调控的呢在转录因子ahr-1的突变体中,RMEL/R采取RMED/V细胞命运,在Wnt信号作用下沿前后轴异位长出神经。而在RMED/V中过表达AHR-1会使RMED/V采取RMEL/R细胞命运表现为神经变短,这与Wnt信号下调的表型相似。这说明AHR-1可能间接的负向调控了Wnt通路的水平。通过后续的遗传和生化的研究手段,课题组发现AHR-1和它的结合蛋白AHA-1可以直接调节cam-1的转录水平。另外,课题组还发现潜在的RAB-5GAP蛋白TBC-17可能通过与DSH-1的相互作用参与Wnt信号小体的内吞,并且RAB-5及RAB-11参与的内吞作用在RME神经生长中起到重要的作用。综上所述,课题组发现Wnt蛋白作为吸引信号参与RME神经的前后轴生长,内吞通路可能参与调控RME神经元中Wnt水平的高低,并且调控RME神经元细胞命运转化的转录因子AHR-1可能间接的负向调控了RME神经元中的Wnt信号。
[成果] 1400520037 北京
Q944 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:该研究以模式生物拟南芥为研究材料,利用分子生物学、生物化学和遗传学等手段鉴定组蛋白甲基化的效应蛋白;阐明了蛋白质精氨酸甲基转移酶AtPRMT5通过调控mRNA的拼接从而调控植物生长发育的分子机理;验证了AtPRMT10的酶活重要位点,证明AtPRMT10的酶活性对于其调控植物开花的重要性。同时鉴定了与AtPRMT10相互作用的蛋白HLP1,揭示了AtPRMT10和HLP1参与调控选择性多聚腺苷酸化。
[成果] 1400520057 北京
Q78 应用技术 [自然科学研究与试验发展, 公共软件服务] 公布年份:2013
成果简介:激素是植物体内合成的一系列天然化合物,在调控植物生命活动的各个方面发挥着至关重要的作用。关于植物激素研究方面国内外已经取得了很多重要成果,并且获得了一系列植物激素相关的突变体、功能基因、转录组、蛋白质组和代谢组等方面的数据。但尚没有统一的平台将这些数据整合起来以便管理与用户查找使用。该项目中,课题组收集、整理了国内外发表的植物激素相关突变体、功能基因、转录组等数据,构建了植物激素研究相关数据的整合与分析软件。该软件不仅可以为科学家们提供植物激素相关数据收集与检索的平台,还将包括多种分析功能,使用户可以方便地进行查询数与数据库中数据的比较分析,从而更加有效地利用已发表数据。并且为将来建立准确的植物激素调控的基因表达网络提供数据基础。同时,课题组还开发了对植物小分子RNA进行高通量分析的软件psRobot,并参与完成了重要抗盐植物盐芥的基因组测序工作,发现ABA相关基因扩增导致的ABA高表达可能有助于盐芥适应高盐环境。
[成果] 1400520268 北京
S51 应用技术 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:水稻分蘖角度是决定水稻株型进而影响产量的重要农艺性状之一,因此倍受育种家和分子生物学家的重视。人们一直试图揭示水稻分蘖角度控制的分子机理,但到目前为止知之甚少。课题组实验室前期对水稻la1突变体进行了系统深入的研究,通过图位克隆的方法分离了LA1基因。研究表明,LA1是禾本科作物所特有的功能未知的蛋白,具有特异的时空表达模式,是水稻植株地上部分生长素运输的负调控因子。该项目根据任务书的计划,利用水稻la1突变体,通过遗传学、生物化学、分子生物学及细胞生物学等实验手段,从不同层面深入探讨生长素在LA1基因的介导下调控水稻植株重力反应即分蘖角度的分子机理,取得了如下研究进展:(1)通过酵母双杂交筛选LA1互作蛋白,并对其中的LIP3(LA1InteractionProtein3)进行详细的功能研究,发现LIP3通过与LA1相互作用决定LA1在细胞内的定位,从而影响LA1的功能;(2)通过对la1进行EMS诱变处理,共得到17个la1抑制突变体。该项目重点对其中的一个抑制突变体sol1(suppressorofla1)的详细分析及SOL1基因的克隆,揭示了独角金内酯对水稻植株重力反应的调控功能;(3)新的分蘖角度突变体的鉴定和基因克隆,发现了新的参与水稻重力反应调控的基因,该基因与LA1处在不同的遗传途径,为阐明水稻重力反应调控网络增加了新的线索;(4)通过重力刺激下的野生型和la1突变体光下幼苗和暗胚芽鞘的转录组分析,初步明确了LA1参与调控水稻分蘖角度的生长素途径的成员。综上所述,该项目的研究除了取得了预期研究结果,有新的发现,为进一步研究提供了重要基础。
[成果] 1400430023 北京
S51 应用技术 [农业科学研究与试验发展, 谷物及其他作物的种植] 公布年份:2013
成果简介:科遗5214系中科院遗传发育所通过常规杂交法选育的冬小麦新品种,亲本组合为农大3330/0290。该品种整体农艺性状理想,产量构成因素协调,中矮秆,抗逆性较好。子粒硬质,饱满,容重838克/升。面团稳定时间2.2分钟,面筋强度中等,多酚氧化酶含量低,面粉白度高。品种出圃后在京内外多点参加产量比较试验,增产幅度4.3-8.6%。2007年秋播后依次参加北京市区试预备试验、区域试验和生产试验,区域试验比对照品种京411平均增产5.7%(增产显著或产量位居首位)。生产试验也表现增产,位居第二位。2011年通过北京市品种审定,同年申请国家品种权保护(公告号CNA007831E)。2011年秋播,品种转让北京普泰农业发展有限公司,开始大面积生产示范。该品种适合在北京平原地区种植,通过进一步的适应性鉴定,将来也有望在北京周边的河北、天津、山西中部等地区推广种植。2012年秋该品种步入示范推广第一年,生产示范面积在150亩。
[成果] 1400430018 北京
S43 应用技术 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:MYB转录因子被广泛证实参与植物生物和非生物胁迫的应答,但是其抗病方面的详细研究并不多且主要集中在拟南芥和烟草中,而在麦类作物抗病方面的研究还很少,这方面的机理很不清楚。课题组从未接菌处理及接菌小麦白粉病生理小种E09的不同小麦品种中克隆获得TaMYB1基因全长cDNA。基因瞬时表达显示TaMYB1正调小麦白粉病抗性,蛋白互作分析表明小麦TaWRKY1与TaMYB1互作并且可以阻遏后者的DNA结合活性,有意思的是大麦抗病蛋白MLA也可以与TaWRKY1及TaMYB1互作。以上结果说明麦类作物中白粉病抗病相关转录调控途径功能的高度保守,为此课题组构建了表达TaMYB1的多个小麦转基因材料,下一步将开展麦类作物白粉病抗病相关转录调控网络的解析研究和上下游组份的鉴定工作,进一步的研究结果将很好地整合现有的研究成果并可能用于指导小麦抗病分子育种实践。获得专利:一种小麦蛋白TaMYB1及其编码基因与应用专利申请号:2D1210295409.1,申请日期:2012-08-17。
[成果] 1400430005 北京
S51 应用技术 [农业科学研究与试验发展, 谷物及其他作物的种植] 公布年份:2013
成果简介:该项目开创了小麦与长穗偃麦草远缘杂交并育成了。“小偃麦”系列新类型和新品种。上世纪五十年代初,中国黄淮和北方冬麦区条锈病大流行,造成严重减产。为了寻找对小麦病害的新抗源,李振声等利用小麦与长穗偃麦草杂交、回交,并通过系统选择、细胞学检测及抗病性鉴定育威了多种“小偃麦”杂种新类型(异源八倍体、异附加系、异代换系和易位系)和优良小麦新品种小偃4、5、6号等,其中以小偃6号表现最为突出,1985年推广面积超过100万亩,开创了小麦远缘杂交育种在生产上大面积推广的先例,小偃6号是一个易位系,含有长穗偃麦草染色体片断,它们携带着长穗偃麦草的有益基因,具有广谱抗病性和对环境的广泛适应性。小偃6号属典型的慢锈型品种,表现为潜育期较长、严重度较低和粒重损失少,无小种专化性,因此,能抵抗当时发生的所有条锈病生理小种。小偃6号作为陕西省骨干小麦品种,持续种植了16年,到八十年代末累计推广面积为1.2亿亩,增产粮食60亿斤;至今在陕西省的年种植面积仍有50多万亩。小偃6号长时间表现出具有广泛的适应性和稳产、高产性。小偃6号还是小麦育种骨干亲本,是中国北方麦区两个优质源之一,用它作为亲本之一或直接系统选育育成的大面积推广品种50余个,这些品种当年的种植面积台计为2434万亩。2004年这些品种推广面积为2741万亩,其中郑麦9023累计推广面积迭1亿多亩,成为中国推广面积最大的小麦品种之一。到上世纪九十年代,李振声等又育成了优质小麦品种小偃54;近年又育成了小偃81,显示了远缘杂交在小麦育种中的巨大潜力。同时还创建了蓝粒单体小麦和染色体工程育种新系统,为小麦染色体工程育种开辟了一条新途径;开创了小麦磷、氮营养高效利用的育种新方向,培育出可高效利用土壤氮磷营养的小麦新品种,并大面积推广。李振声院士是中国有重要影响的农业发展战略专家,1987年提出黄淮海中低产田治理的建议并在中国科学院率先组织实施了“农业黄淮海战役”,为促进中国粮食增产发挥了带动作用。
[成果] 1400430006 北京
S51 应用技术 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:水稻产量往往与稻米品质呈负相关,即高产水稻品质较差,而优质水稻产量较低,出现了“鱼和熊掌不可兼得”的情况,选育既优质又高产品种是当前水稻育种技术面临的一大难题。中国科学院遗传发育所傅向东研究组与合作者,研究发现了一个可以同时影响水稻品质和产量的重要基因GW8,将它应用到新品种水稻的培育中,有望获得既优质又高产的水稻品种。GW8基因是控制水稻种子大小的正调控因子,该基因表达水平高低与稻米品质和产量密切相关。在优质Basmati水稻中,GW8基因存在自然变异使该基因表迭下降,导致稻米籽粒变细长,影响了色泽和淀粉粒结构等方面,进而提升稻米品质;而中国大面积种植的高产水稻品种含有的是GW8基因的另一变异类型,它能促进细胞分裂和增加稻米粒重,显著提高水稻产量。该研究团队还发现了一个新的等位变异,同时兼具优质和高产两个优异特性,将它引入中国高产水稻品种,在保证产量不减的基础上可显著提升稻米品质。GW8基因的发现和应用有望解决水稻高产和优质之间的矛盾,也为揭示水稻品质和产量协同改良的分子机制研究提供了新线索。相关研究论文发表在2012年6月24日Nature Genetics(44:950-954)上。
[成果] 1400430007 北京
S51 应用技术 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:中国超级稻的高产奥秘直备受关注,寻找并分离与高产相关的功能基因不仅对水稻超高产育种具有重要的理论意义,同时也可为高产育种提供有应用价值的新基因,并由此进一步培育出更为高产的水稻新品种。然而,水稻产量受分蘖数、穗粒数、粒重、灌浆速率以及株型等多种性状决定,是多个基因基因和环境协同控制的复杂数量性状。课题组对产量形成的分子基础和调控机制的认识还非常有限,研究难度也较大。中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究员和中国水稻研究所钱前研究员带领的科研团队经过历时多年的协作与攻关,研究小组从东北超高产品种“沈农265”中,成功分离并克隆了能提高水稻产量的一种名为“DEP1”的关键基因。DEP1基因编码一个含PEBP结构域的未知功能蛋白,DEP1基因会发生一种突变,突变后的dep1基因只编码N端的一小段蛋白质,但它能提高水稻茎尖分生组织(shoot apex meristem,SAM)的活力,促进细胞分裂,导致植株半矮化、穗密,枝梗数目增加和每穗籽粒数目增多,从而显著促进水稻增产。通过种质资源的大规模测序分析发现,在中国东北和长江中下游地区大面积推广种植的密穗型高产水稻品种中都含有这个突变的dep1基因。农业部现阶段公布的很多‘中国超级稻’品种也带有该dep1基因,表明dep1基因已在中国水稻超高产育种中发挥了重要作用。水稻DEP1基因的成功克隆,不仅为揭示中国超级稻产量提升的分子奥秘提供了新线索,同时也为今后水稻超高产育种提供了一个有重要应用价值的新基因资源。
[成果] 1400430008 北京
S51 应用技术 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:玉米单向杂交不亲和基因是一种配子体基因(Gametophytefactor,Ga)。Ga基因是指影响单倍体配子有性传递的遗传因子。许多带有Ga基因的爆裂玉米可以给不带有Ga基因(ga)的马齿和硬粒型玉米正常授粉,反交却往往不成功。一般来讲,ga花粉不能给显性纯合的Ga/Ga母本授粉结实,而Ga花粉则能给隐性纯合的ga/ga母本授粉结实,这就是Ga基因所控制的单向杂交不亲和性。已有多个Ga基因被发现,它们分别位于玉米不同的染色体上。Ga1-s是发现的单向杂交不亲和性最彻底的Ga基因之一,ga1花粉为Ga1-s/Ga1-8基因型的母本授粉,结实率为零;而Ga1-s花粉为Ga1-s/Ga1-s基因型的母本授粉,则可正常结实。利用玉米天然单向杂交不亲和基因Ga1-s;可实现转基因玉米与常规玉米的安全隔离、专用玉米与普通玉米的生物学隔离。同时,Ga1-s基因也是研究玉米传粉授精过程中基因互作和信号传导以及不亲和机理的理想材料。近几年来,课题组对Ga1-s基因展开了深入而系统的研究,并将其应用到了玉米的生产实践中。(1)携带Ga1-s基因的材料SDGa25对中国148个普通玉米骨干自交系具有100%单向杂文不亲和性,对中国3个普通玉米自交系表现亲和。进一步研究表明,这3个材料带有Ga1-s基因的等位基因Ga1-m,Ga1-m材料的发现使课题组能够更加全面的研究Ga1基因的功能。(2)普通玉米花粉在SDGa25花丝上可以正常萌发,但在伸长2小时后生长变慢,5小时左右伸长基本停止,最终没有到达胚珠。(3)利用SDGa25与其它4种普通玉米组配的4组BC1F1群体,通过图位克隆的方法将Ga1-s定位在分子标记SD3和SD12之间,在B73上的参考序列上的距离约为2Mb,并确定了SDGa25的杂交不亲和性是由显性单基因控制。课题组正在对Ga1-s进行进一步的精细定位,构建了SDGa25的BAC库,希望能够从中筛选到覆盖Ga1-s基因的阳性克隆。对阳性克隆测序并进行序列分析,确定候选基因。(4)通过回交转育的方法将Ga1-s分别转育到糯玉米自交系JKNF和JKNM中,回交5代自交2代纯合后组配杂交种,将(JKNF×JKNM)F1和(JKNF/Ga1-s×JKNM/Ga1-s)F1同时种植在紫色及黄色玉米周围,可以发现携带Ga1-s基因的杂变种基本不接受外来花粉。这表明在玉米生产中利用Ga1-s基因进行不同类型玉米之间的生物学隔离是完全可行的。
[成果] 1400430009 北京
S51 应用技术 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:一个对区域特异性环境条件具有良好适应性的品种,是在自然选择和人工选择的压力下,通过不断改变自身的基因组序列或者结构即等位基因型变异而形成的。因此,采用全基因组分子标记选择技术培育主栽品种背景下各重要农艺性状优良等位变异单基因系,按照地区育种目标要求对各单基因系进行不同方式的组装,发掘各优良等位变异在特定遗传背景和特定生态条件下对综合农艺性状的最佳组合效应,是实现新育成品种的产量、品质和抗性同步协调提升、有效解决东北粳稻“单产不高、总产不稳”现实问题的关键。聚合基因系表型特征:株高:93厘米(-12厘米),抗倒伏能力增强;生育期:132天(-7天),孕穗期低温冷害风险降低;品质:长宽比25左右,外观品质极佳;稻瘟病:抗穗瘟能力3级以上(穗瘟发病率5%以下;穗粒数:109粒(-6粒);千粒重:27.1克(+1.1克);产量:与原品种无显著差异。
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