植物遗传工程展望

一种新基因在经遗传工程加工过的植物中的功能表达,至今还没有报导过。在为这一目标而努力的一个大障碍是我们对基因表达的分子基础认识不足。由于非常重要的植物性状基因至今没有得到统一的鉴定,因而使得试图建立遗传工程作为植物育种的一种实用技术变得错综复杂。然而,从植物改良的各个方面所获得的好处,正促进对植物转化技术的发展以及控制有价值性状基因的分离、鉴定的研究。作为科学家,发展较多的有关植物分子遗传知识,我们期望看到各个不同领域中的应用,例如,植物营养质量的改进,降低肥料的需求以及提高对不良环境条件和病原菌的抵抗力。     

植物分子遗传国家重点实验室概况

为适应植物分子生物学和生物工程的蓬勃发展的需要,1986年经国家计委批准投资,开始筹建植物分子遗传国家重点实验室,1988年10月通过了国家验收,正式对国内外开放. 植物分子遗传实验室是在中国科学院上海植物生理研究所的植物分子遗传和基因工程有关课题基础上发展而成的研究实体,依托于中科院上海植物生理研究所.现有研究人员39人,其中高级研究人员13人,另有客座人员15人.现任实验室主任:许智宏研究员(中科院上海植物生理研究所)副主任:洪国藩研究员(中科院上海生化所).学术委员会主任:洪孟民研究     

RAPD分子标记技术概述及应用

文章阐述了AAPD分子标记技术的原理和该技术的优缺点,着重介绍了I～APD分子标记技术在植物育种中的应用.     

抗乙型脑炎病毒单克隆抗体重链可变区基因在烟草中的表达

自Hiatt等1989年首次报道了在植物中进行抗体基因的表达研究以来,至今短短数年,这类研究已日益广泛深入。目前,利用转基因植物和植物细胞表达工程抗体基因进行抗体的生产、作物抗病育种以及植物代谢调控和发育的研究已经成为生物技术中的一个新途径,新的生长点。这是免疫学和植物科学在分子水平上有机结合的产物。现有的证据表明,不仅高等植物,单细胞绿藻也可以表达抗体基因。高等植物不仅可以表达简单的单域抗体基因,也可以表达更加复杂的IgA-G杂合抗体基因,并在体内装配出双分子dIgA-G和带分泌组分(SC)的SIgA-G,利用转抗体基因植物进行抗病育种,植物代谢和发育的研究也取得令人瞩目的进展。     

水稻野败型细胞质雄性不育的发现利用与分子机理

野败型细胞质雄性不育(CMS-WA)野生稻的发现和研究利用是实现杂交水稻"三系"配套育种和杂种优势利用的关键,也是人类挖掘和利用野生物种资源服务于农业生产的成功典范,对粮食安全发挥了重要的作用.本文回顾了野败型细胞质雄性不育野生稻的发现以及遗传育种研究和利用的历程,重点介绍野败型细胞质雄性不育性及其恢复性的分子机理和起源进化研究的最新进展.1970年,袁隆平团队在海南发现了细胞质雄性不育野生稻.随后我国许多遗传育种学家利用该材料为不育细胞质供体,于20世纪70年代初育成了野败型细胞质雄性不育系,完成了基于"三系"配套的杂交稻育种体系,实现了杂交稻大规模商业化应用,获得了显著的增产效果.经过长期的研究,我国科学家成功克隆了野败型细胞质雄性不育基因WA352和恢复基因Rf4,阐明了WA352复杂的起源进化机制.研究揭示了WA352蛋白通过与核基因表达的线粒体定位蛋白COX11相互作用,诱导花药绒毡层异常降解和花粉不育,RF4通过降低WA352转录本水平恢复育性,阐明了植物CMS/Rf系统不同层次的核质互作控制雄性不育发生和育性恢复的分子作用机理.本文还探讨了今后杂交稻育种发展的重点和方向.     

植物育种的前沿--转基因育种

近代生物科学的研究表明，各种生物的生息繁衍，都是因为生物细胞里有遗传物质DNA，这种双螺旋结构的DNA，上面携带着无尽的遗传基因。正是这些遗传基因，承担了生物传宗接代的使命。近些年，生物工程、农作物基因工程、植物转基因技术取得了很大的成就，一批抗虫、抗病、耐除草剂和高产优质的农作物新品种相继培育成功。尤其是在植物的育种方面，为了保证植物的一些优良遗传性状，育种和遗传专家采用了一种新的育种方法———转基因育种。所谓转基因植物育种，就是人类应用生物基因工程，根据人们的需要，把一种生物基因剪切、缝合到另…     

水稻重要农艺性状自然变异研究进展及其应用策略

水稻在长期的自然进化和人工选择过程中积累了大量自然变异,这些自然变异是许多重要农艺性状的遗传基础,也是水稻育种筛选的主要目标.近些年,随着分子技术的发展,水稻自然变异研究取得了一系列重要突破.本文结合最新研究进展,系统介绍了水稻自然变异的特点及相应分析方法,并强调了高通量测序技术在今后水稻自然变异挖掘中的意义;对最近10年来报道的抽穗期、产量元件及抗逆和驯化相关性状自然变异的分子机制及驯化特征进行了详细说明;结合这些自然变异的分子特征,总结了利用不同变异类型改良现有品种的方法,为今后分子育种提供理论依据.     

水生生物学科学前沿及热点问题

鱼类遗传和鱼类免疫是水生生物学2个重要的中心议题.一些鱼类,如斑马鱼和青鳉等可作为研究遗传、发育和免疫等与生命相关科学问题的模型,斑马鱼等模型鱼类已成为生命科学、特别是脊椎动物进化发育生物学等重大发现的主角.随着重要养殖鱼类和水产动物全基因组研究的发展,一些与水产养殖相关的特殊生物学现象已从其进化适应的分子机制上得到了深入解析,并由此促进了2个现代的水产遗传育种生物技术,即基于分子模块设计育种体系和基于全基因组分型的选择育种途径的发展和应用.此外,鱼类及水产动物免疫机理与病害防控策略研究助推了脊椎动物发育和比较免疫学发展高潮的到来,也为抗病育种和病害防控提供了新的技术途径.总之,由于水产养殖已被认为是人类未来食物的重要来源,水生生物学的研究及其进步将是水产养殖可持续发展的源泉.     

植物生物技术的现状与挑战

与生物医学技术相似,植物生物技术也由两个关键而互相联系的技术部分组成,即细胞培养技术和分子生物学技术.对植物分子生物学的关注与研究是近几年才开始的,目前对植物生长和发育分子基础的研究已经取得了一定的成果;而细胞培养技术早在本世     

棉花体细胞胚状体的直接发生

棉花是世界上最主要的纤维作物,国内外众多科技工作者都试图把组织培养技术用于棉花的遗传研究和育种工作上来。目前,在陆地棉内愈伤组织通过细胞悬浮培养胚胎     

英国植物生理和遗传育种研究的现状与动向

作者系上海农业科学院作物育种栽培研究所所长,1983年11月去英国作为期7天的考察。归国后,就英国植物生理和遗传育种研究的状况及动向作了介绍。原文较长,本刊作了删节,并征得本人同意,刊载如下。     

中国东海北部近陆岛屿植物资源科学考察

2006年至今,上海辰山植物园科考人员先后组织了近百次野外考察,对中国东海北部近陆岛屿进行长期的植物资源调查与收集,期间获得了7 000余号植物凭证标本,3 200余份分子材料,引种海岛特色植物逾百种,已然成为上海辰山植物园在华东地区开展分类研究、引种保育工作的重要区域之一。文中简述了该海域上海辰山植物园的贡献和前人的工作基础,详细介绍了目前植物采集的常规方法与技术。     

利用组织培养技术生产有用物质

三十年代由Gautheret和White等正式开创的植物组织培养技术,现已在植物生理、育种与农业等各个领域被广泛地采用了。实验证明,一个培养细胞在适宜的激素和光照条件下可以再生植株,脱分化后的繁殖细胞且可完全保持其遗传的性状。植物细胞的这种全能性可使它的物质代谢与母体保持相同。因此,植物细胞全能性     

植物基因工程载体的开发和应用

随着以基因工程为前导的世界性新技术革命高潮的兴起,人们的注意力正在开始向一个更加热门的领域转移,这就是植物基因工程的开发与前景问题。八十年代在动物、微生物基因工程中取得的重大突破,预示着植物育种家千百年来梦寐以求的能够真正准确地按照设计蓝图构建新生物类型的美好企求已经问鼎有望,植物细胞具有全能性,为遗传转化的植物细胞     

畜禽基因组选择研究进展

基因组选择是同时对高密度全基因组标记的选择, 也是一种标记辅助选择. 此方法能够在提高育种值估计准确性的同时, 通过早期选种缩短世代间隔、降低近交、加速遗传进展. 随着畜禽高密度全基因组SNP 芯片的问世, 基因组选择方法正在影响着传统的畜禽遗传评估体系. 在多数奶业发达国家, 基因组选择方法正逐渐取代传统奶牛遗传评估方法, 成为奶牛遗传评估的“标准”方法. 近年来, 针对基因组选择的方法、影响因素、应用策略和育种方案的研究大量涌现. 基因组选择已经成为当前动物、植物及水产生物遗传育种领域的研究热点. 本文综述了基因组选择的计算方法、准确性的来源及影响因素以及基因组选择在畜禽遗传育种中的应用现状, 同时对当前存在的问题进行总结, 并对基因组选择的理论发展和应用前景进行展望.     

水稻高产优质的分子基础与品种设计

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,在保障粮食安全的重大战略需求中具有举足轻重的地位.株型是决定水稻产量的核心要素,解析株型形成的分子机理具有重要的现实意义.稻米品质主要包含营养、蒸煮食味、储藏及外观品质,阐明其遗传调控网络为实现稻米品质的定向改良提供了重要支撑.随着水稻功能基因组研究的日渐深入,在水稻株型与稻米品质形成的分子基础研究方面取得的一系列重大研究进展助推了水稻株型与稻米品质分子设计育种的开展与示范.本文分别从分蘖数目、分蘖角度、株高、穗型以及稻米的外观、蒸煮食味、营养、储藏品质等方面简要概述了水稻株型与稻米品质的遗传调控网络,介绍了相关基因在分子设计育种中的应用情况.     

节水抗旱稻及其发展策略

立足于节水抗旱的生理与遗传机制, 对提高干旱条件下水稻产量有积极作用的 避旱和耐旱两方面进行阐述, 并结合过去多年的抗旱研究积累, 提出了发展节水抗旱稻 的策略与方法, 主要包括4 个方面: (ⅰ) 可指导育种实践的抗旱性评价方法体系; (ⅱ) 抗旱资源的抗旱性分析与发掘; (ⅲ) 成功的节水抗旱稻育种技术流程; (ⅳ) 强调注重理 论研究成果的积累与育种工作相结合, 从育成品种出发研究解析节水抗稻的分子机制.     

谷子幼穗培养的体细胞胚胎发生和植株再生

如何从禾谷类作物的单细胞经离体培养再生植株以及获得再生能力强的细胞系是目前植物组织培养中十分引入注目的问题.休细胞胚胎发生具备最快速无性繁殖的潜能,并且由于经胚状体途径再生的植株来源于单细胞,因而特别适合于遗传、育种和突变体等研究。在一些禾谷类植物中,胚性细胞系的建立又是制备和培养原生质体的重要前提。谷子(Sctaria itlica)是我国一种重要的粮食作物。到目     

基于分子标记的野生大豆居群遗传多样性估算与取样策略

遗传多样性是生物多样性的基础和最重要组成部分, 正确评价物种及其居群的遗传多样性是有效保护和利用生物种质资源的必要条件. 以一个野生大豆自然居群(面积约为10000 m²)为研究材料, 从中随机选取了100棵植株, 分别用3种分子标记AFLP, ISSR和SSR对其遗传多样性进行分析, 并采用计算机模拟方法, 从这100棵植株中随机抽取不同大小(5~90个个体)的样本(抽样群体)各50次, 对其主要遗传多样性参数进行了计算, 旨在探讨利用不同分子标记检测该野生大豆居群的主要遗传多样性参数, 即位点的预期杂合度(H_e)、Shannon多样性指数(I)和多态位点百分率(P)的差异和变化趋势以及随抽样群体样本量的不断增加这些参数的变化规律. 结果表明, 不同分子标记检测到同一野生大豆居群的各种遗传多样性参数值不同; 同一居群中的不同样本量对遗传多样性参数的估算值有较大影响; 用不同分子标记进行遗传多样性参数的估算时, 多态位点百分率相对具有可比性; 选用不同的遗传多样性参数来反映居群90%以上的总体遗传变异时需要不同的样本量, 当选用多态位点百分率(P)时, 30~45个植株才能代表总体90%以上的遗传变异. 本研究为评价植物居群遗传多样性和采用合理的保护取样策略提供了科学依据.     

克隆控制水稻粒重的数量性状基因

据国家自然科学基金委员会2007年4月11日报道，中科院上海生科院植物生理生态所、植物分子遗传国家重点实验室林鸿宣研究组，在水稻产量相关功能基因研究上取得突破性进展，成功克隆了控制水稻粒重的数量性状基因GW2，