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| 1 | 基因组编辑技术应用于作物遗传改良的进展与挑战显示文摘基因组定点编辑(site-specific genome editing)是指在基因组水平上对生物DNA序列进行定点改造的遗传操作技术,其在基因功能解析、动植物遗传改良和新品种培育等方面具有重大的应用价值。基因组定点编辑工作原理是利用序列特异性核酸内切酶(sequence-specific nucleases,SSNs)在基因组靶定位置切割DNA双链,造成DNA双链断裂(DNA double-strand breaks,DSBs),并通过非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)或同源重组(homology-directed repair,HDR)的DNA修复途径在基因组特定位点造成靶标基因的碱基插入、缺失或DNA片段替换,从而实现基因组的定点改造。目前,已成功应用于作物遗传改良的SSNs主要包括锌指核酸酶(Zinc finger nucleases,ZFNs)、类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases,TALENs)、成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins,CRISPR/Cas system)。从发展态势看,基于CRISPR/Cas系统的基因组编辑技术必将成为作物遗传改良和分子设计育种的核心技术之一。论文简要概述了ZFNs、TALENs和CRISPR/Cas系统这3种基因组编辑的技术背景及工作原理;结合案例重点综述上述3种技术在作物产量、品质、抗病性、抗逆性改良及水稻雄性不育系创制上的研究进展;详细梳理基于CRISPR/Cas的植物基因组单碱基编辑系统和DNA-free植物基因组编辑系统的技术创新和应用;比较分析3种技术的优缺点,并提出基因组编辑技术应用于作物遗传改良的一般原则;介绍了美国和欧盟等对基因编辑技术及其产品安全监管和商业化应用的政策法规,及业界人士对基因编辑作物提出的监管框架协议;最后,针对基因编辑技术自身的技术优势和缺陷,讨论该技术应用于作物遗传改良和分子育种的机遇和挑战。 | 王福军 赵开军 | 2018 | 中国农业科学2018，51，1： | 29 |
| 2 | 大豆规模化转基因技术体系的构建及其应用显示文摘大豆是最早进行转基因品种大面积商业化种植的作物,也是目前转基因品种种植面积最大的作物,在食品、营养、工业和医药领域发挥着重要作用。1996—2012年的17年间,全球共累计种植转基因大豆76 310万公顷,给种植户带来了约370亿美元的收益。2013年,共有11个国家种植了8 450万公顷转基因大豆,约占全球转基因作物种植面积的48%,大豆种植面积的79%。尽管抗除草剂转基因大豆已在全球市场占据了主导地位,但长期以来大豆的转基因技术体系一直未能实现重大突破,高效、稳定的转基因技术体系仍是开展转基因品种选育和基因功能研究的瓶颈因素。根癌农杆菌介导的子叶节转化系统和基因枪介导的体细胞胚转化系统是目前最为常用的大豆转基因技术体系。自1988年采用这两种方法几乎同时获得了首批可育转基因大豆植株以来,大量的研究工作者对其开展了改良和优化研究,实现了转化效率的提升和再生方式向胚性悬浮细胞等的拓展,在大豆农艺性状改良和基因功能研究中发挥了作用。文章综述了大豆转基因技术的主要研究进展和问题,比较了大豆不定芽器官发生再生途径、体细胞胚再生途径和原生质体再生途径的特点;归纳了根癌农杆菌和基因枪介导的大豆转基因体系构建研究的典型案例,总结了其在大豆基因型选用、外植体选材、再生方式、筛选策略等技术参数和转化效率。分析认为:尽管通过多年努力,目前,可用于大豆转化的基因型、外植体类型等均有了很大拓展,转化效率也得到了显著提高,在多个报道中获得了超过10%的转化效率,甚至出现了转化效率高达30%以上的研究报道。但这些转化效率数据多数是在样本量较小的试验中获得的,而且在同一研究报道中,不同转化操作重复间的转化效率差异往往很大;在单因素对比试验中获得的高转化效率,往往在多因素整合试验中并没有得到很好的重演。这说明试验中尚有很多难以控制的未知因素对转化效率产生着影响,不同转化操作技术人员的技术熟练程度、操作习惯等人为因素,不同实验室设施设备条件的差别等环境因素,也都会对转化效率产生很大影响,这就造成了同一转化流程在不同实验室间的重演性不佳、不同操作人员间的转化效率差别较大、同一实验室的转化效率稳定性较差等问题,在很大程度上限制了大豆规模化转基因技术体系的形成。文章还概述了中国大豆转基因技术体系构建和转基因材料创制研究工作的发展历程,总结了近年来中国在农艺性状改良转基因大豆材料创制工作中取得的主要进展,并对基因组编辑技术、定点整合技术等新兴转基因技术在大豆中的应用前景进行了展望。 | 侯文胜 林抗雪 陈普 贾志伟 周扬 于洋 刘雁华 | 2014 | 中国农业科学2014，47，21： | 28 |
| 3 | 利用CRISPR/Cas9创造早熟香味水稻显示文摘黑龙江省是我国最大的水稻种植区,近年来水稻种植面积不断增加,为加快高纬度、低积温的地区品种选育进程,本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对第二积温带主栽品种绥粳14的抽穗期基因Hd2、香味基因Badh2进行编辑。通过T_1代的分子鉴定,Hd2和Badh2基因被敲除而且基因型纯合。田间鉴定表明,转基因抗性标记也被成功剔除的两个株系,绥粳14-d1和绥粳14-d2,比绥粳14提早13天左右。利用咀嚼法、氢氧化钾浸泡法和气相色谱-质谱联用技术(GCMS)测定香味,结果显示绥粳14-d1和绥粳14-d2中香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)含量显著高于绥粳14。综合以上结果,本研究利用基因编辑技术,成功获得了改良的抽穗期缩短香米品种,为早熟、优质水稻品种的选育提供了理论指导,加速了育种进程。 | 周文甲 田晓杰 任月坤 魏祥进 高扬 谢黎虹 刘华招 卜庆云 李秀峰 | 2017 | 土壤与作物2017，6，2： | 21 |
| 4 | 基因组编辑技术在水稻功能基因组和遗传改良中的应用显示文摘基因组编辑技术对植物基因功能研究和作物遗传改良具有巨大的潜在价值。CRISPR/Cas9系统是继锌指核酸酶(ZFNs)和类转录激活效应因子核酸酶(TALENs)系统之后的新一代基因组编辑技术系统,具有操作简单和效率高等优点。概述了CRISPR/Cas9系统的技术特点及其在水稻基因功能研究及遗传改良中的应用,并指出了该系统在植物基因精准编辑中需要突破的关键问题。 | 李希陶 刘耀光 | 2016 | 生命科学2016，28，10： | 15 |
| 5 | 利用CRISPR/Cas9技术编辑水稻香味基因Badh2显示文摘【目的】稻米香味是水稻品质改良的一个重要内容,其性状主要受1个隐性基因Badh2的控制。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术将常规品种中的Badh2进行编辑,从而获得Badh2发生突变的基因编辑株系,使香味性状得到改良。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑的原理,在水稻Badh2的第2和第7外显子处设计靶点,通过BLAST分析确定其特异性并构建到CRISPR/Cas9表达载体。以浙江省主要推广的水稻品种嘉58和秀水134的愈伤组织为受体,利用农杆菌介导的遗传转化法,通过潮霉素抗性筛选获得阳性转基因植株。转基因株系经测序明确其在Badh2的突变类型,经PCR分析与鉴定获得Badh2发生突变并无转基因标记成分的稳定株系。利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测基因编辑株系糙米米粉中2-AP的含量,明确其香味成分与非转基因对照之间的差异。【结果】在水稻第2和第7外显子处设计靶点构建表达载体,通过遗传转化转基因株系的Badh2完成了定向突变。共获得T0代嘉58基因编辑的株系15株,在第2外显子处发生突变的有8株5种不同的突变类型,均为不同单碱基插入不同位点;在第7外显子处发生突变的有7株5种不同的突变方式,均为碱基或片段缺失。获得秀水134基因编辑的株系11株,在第2外显子处共有5株,均为单碱基插入;在第7外显子处有6株,均为片段缺失。48株T1代秀水134基因编辑株系中,共获得16株无转基因标记的基因编辑株系,其中5株在第2外显子发生突变,11株在第7外显子处发生突变。4个T2代基因编辑株系的米粉中2-AP平均含量分别为0.309、0.347、0.332和0.295μg·g-1,极显著(P<0.01)高于非转基因对照(0.046μg·g-1)。【结论】利用CRISPR-Cas9技术可对水稻香味基因Badh2进行定向编辑,并且可获得无转基因成分的基因编辑株系,其香味性状得到明显改良。 | 祁永斌 张礼霞 王林友 宋建 王建军 | 2020 | 中国农业科学2020，53，8： | 15 |
| 6 | 豫南香稻品种Badh2基因功能标记的检测及应用显示文摘【目的】香稻中香味的产生是由于水稻第8染色体上面Badh2基因的功能缺失而导致2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)前体物质的增多,进而2AP积累使稻米产生香气。【方法】本研究利用Badh2基因开发的7个功能标记,针对豫南地区16份香稻品种进行了检测与分析。【结果】4份香稻品种属于第2外显子突变类型,2份香稻品种属于第4~5外显子突变类型,5份香稻品种属于第7外显子突变类型;并没有发现Badh2基因启动子区及第12~14外显子突变类型的香稻品种。【结论】通过Badh2基因功能标记的检测与分析,本研究鉴定了豫南香稻品种对应的突变类型,为利用分子标记辅助选择培育优质香稻新品种奠定基础。 | 彭波 孔冬艳 庞瑞华 孙艳芳 宋晓华 李慧龙 王青林 韩爽 郭桂英 李金涛 周棋赢 段斌 宋世枝 | 2017 | 西南农业学报2017，30，8： | 11 |
| 7 | 基因组编辑:植物生物技术的机遇与挑战显示文摘基于序列特异性核酸酶的基因组编辑技术可以在不同物种中对目标基因进行定点敲除,并可实现特定基因片段置换,基因的定点插入等基因组靶向修饰。基因组编辑是一种精准和高效的基因工程方法,近年来快速发展并得到了广泛的应用,并将改变生物技术的现状。目前,基因组编辑在不同植物,特别是农作物中的技术体系已建立,初步展示了其在植物生物技术领域的巨大潜力。介绍了不同基因组编辑系统的工作原理,并对基因组编辑技术在植物研究中的应用及成功案例进行了综述,最后对基因组编辑在植物生物技术领域所面临的机遇与挑战进行了讨论。 | 程曦 王文义 邱金龙 | 2015 | 生物技术通报2015，31，4： | 11 |
| 8 | 基因编辑技术及其在作物育种中的应用与安全管理显示文摘基因组编辑技术是研究基因功能和对生物体基因进行定向改造的有力工具。随着近几年CRISPR/Cas9技术的快速发展,基因组编辑技术在作物育种领域起着越来越重要的作用。介绍了ZNFs、TALENs和CRISPR/Cas9系统的原理及在作物育种领域的研究进展,重点论述了CRISPR系统相关的变体和该系统在植物基因功能研究和作物育种中的进展。同时,也论述了基因编辑作物的检测方法及不同国家和地区对基因编辑作物的监管态度,重点介绍了美国、欧盟以及我国目前的监管态度,并分析了基因编辑作物存在的问题和发展趋势。为我国基因编辑作物的研究、安全管理和商业化批准提供了参考。 | 薛满德 龙艳 裴新梧 | 2018 | 中国农业科技导报2018，20，9： | 10 |
| 9 | 新型基因编辑技术发展及在植物育种中的应用显示文摘近年来出现了几种新型基因编辑技术,包括锌指核酸酶(ZFN)、转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)、规律性重复短回文序列簇与Cas9(CRISPR/Cas9)系统。这些基因编辑技术是通过特异性结构识别靶位点,核酸酶发挥切割作用,对靶位点进行定点编辑,由于此类基因编辑技术具有高效准确、制作简单的特点,已被广泛应用到植物基因功能研究和定向改良植物性状方面。在此综述上述3种新型基因编辑技术的原理,比较不同编辑技术的差异,总结在拟南芥、烟草、水稻、玉米等作物育种中的应用,指出基因编辑存在的问题,对这些技术在基础研究及育种实践中的应用进行展望。 | 王艳芳 苏婉玉 曹绍玉 张琳 吕霞 张应华 许俊强 | 2018 | 西北农业学报2018，27，5： | 10 |
| 10 | 基于CRISPR/Cas9系统的金针菇基因组编辑载体构建显示文摘采用高效基因编辑系统CRISPR/Cas9,构建金针菇基因Mads-8敲除载体及转化体系。以转录组数据为依据,通过分析基因Mads-8序列信息,选择高效的靶位点序列,同时加入筛选标记基因hph构建过渡载体sgRNA-T,通过菌落PCR鉴定和测序来验证靶位点序列是否正确插入。以表达载体pg Fvs-cas9为框架,酶切连接后构建重组敲除载体pg Fvs-Cas9-gRNA,PCR和酶切鉴定敲除载体。再以PEG介导的金针菇原生质体转化表达载体,在潮霉素抗性平板上筛选拟转化子,以拟转化子基因组DNA为模板扩增Cas9基因。结果显示,靶位点序列成功插入敲除载体且序列正确,重组质粒成功转化进金针菇的基因组。对金针菇基因组敲除载体的构建,为后续金针菇相关基因的功能验证及育种研究提供载体材料及理论依据。 | 罗润 林俊芳 郭丽琼 叶志伟 郭天芬 云帆 | 2016 | 食品工业科技2016，37，20： | 9 |
| 11 | 应用TALEN技术定点突变水稻苯达松抗性基因CYP81A6显示文摘基因打靶技术可以定向改变细胞或生物遗传信息,正逐步成为功能基因组学研究的重要分子生物学手段。其中,类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN)技术已在多个农作物中实现基因的定点修饰,其已成为作物分子育种一种有效的技术手段。本研究利用TALEN技术,将水稻(Oryza sativa)基因组中已知的苯达松(bentazone)抗性基因CYP81A6进行定点突变,以创制苯达松敏感突变体育种材料。通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转化粳稻品种武运粳7号(Oryza sativa subsp.japonica‘Wuyunjing 7’)愈伤,共获得110株T0水稻阳性转化苗,利用改良的PCR模板快速制备方法并结合高分辨率溶解曲线(high resolution melting,HRM)检测技术筛选T0代阳性植株,获得3株CYP81A6基因突变体材料,定点突变效率约为2.73%。基因测序分析及田间测试结果表明3株材料存在不同形式的基因序列变异,且均为嵌合体材料。对T1代群体继续进行苯达松敏感测试,发现该群体仍会出现大量的苯达松敏感植株,但未能筛选到纯合突变体。本研究虽未能获得稳定遗传的苯达松敏感基因纯合水稻突变体材料,但为下一步优化试验方案及继续筛选突变体积累了丰富的经验。 | 姜明君 常振仪 卢嘉威 刘东风 谢刚 陈竹锋 唐晓艳 | 2016 | 农业生物技术学报2016，24，8： | 6 |
| 12 | A Method for Detection of Main Metabolites in Aromatic Rice Seeds显示文摘[Objective] A method was developed for the analysis of main metabolites in aromatic rice seeds by gas chromatography-mass spectrometry( GC-MS).[Method]The main metabolites in seeds of 9 different aromatic rice varieties were compared and analyzed with two methods. Method 1: the compound was extracted by the mixture of anhydrous ethanol and methylene chloride( V/V = 1∶ 1) at 60 ℃ for 3 h in water bath; the extract was isolated and detected by gas chromatography-mass spectrometry using HP-5 capillary column with scan monitoring mode. Method 2: the main metabolites in aromatic rice seeds were detected using headspace solid phase micro-extraction and gas chromatography mass spectrometry( GC-MS). [Result]Fifteen types of common metabolites were found in 9 different aromatic rice varieties. Method 1 was more effective than method 2 in detecting the main metabolites in aromatic rice seeds. [Conclusion]This study provides an important reference for clarifying the metabolic pathway of main metabolites in aromatic rice and lays the foundation for further rice breeding. | Bo PENG Dongyan KONG Xiaohua SONG Huilong LI Lulu HE Andong GONG Yanfang SUN Ruihua PANG Lin LIU Jintao LI Qiying ZHOU Yaqin HUANG Bin DUAN Shizhi SONG Hongyu YUAN | 2018 | Agricultural Biotechnology2018，7，1： | 6 |
| 13 | 水稻新型育种技术研究现状与展望显示文摘水稻是我国主要粮食作物之一,提高水稻产量、改善品质一直是水稻育种研究的重要目标。育种技术的改进有利于育种效率的提高,随着科学技术的迅猛发展,水稻育种技术也在逐步完善。对分子标记育种、转基因育种、基因编辑育种和分子设计育种等目前水稻育种中广泛使用的育种技术进行了总结,并进一步展望了不同育种方法的发展前景,以期为水稻种业发展奠定基础。 | 马小倩 杨涛 张全 张洪亮 | 2022 | 中国农业科技导报2022，24，1： | 6 |
| 14 | 基因编辑技术原理及其在动植物研究中的应用显示文摘自人类基因组计划开展以来,越来越多生物的基因组序列得到了测定,基因的功能逐步得到鉴定.人们期望通过对基因表达的改变,来治疗人类疾病或提高生物的产量和品质.早期突变技术对基因的改变是不定向的,近年来,锌指核酸酶(ZFN)、转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)和CRISPR/Cas9等技术可对某个已知基因进行编辑.特别是CRISPR/Cas9技术,由于具有操作方便、效率高等优点,因此成为对基因进行定向操作的强有力工具.本文对几种基因编辑技术的原理和应用进行简要介绍和展望. | 张泗举 栾维江 | 2019 | 天津师范大学学报(自然科学版)2019，39，3： | 6 |
| 15 | 基于CRISPR系统基因编辑与基因调控技术的发展显示文摘由规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)以及CRISPR相关蛋白9(CRISPR-associated protein 9,Cas9)组成的系统被发现广泛存在于细菌及古菌中,是机体长期进化形成的由RNA指导的降解外源遗传物质的适应性免疫系统。由于该系统可以识别靶向序列完成DNA的双链切割,因此从2013年起,CRISPR/Cas9系统即被改造为基因编辑工具。作为一种新型的基因组编辑技术,CRISPR/Cas9系统具有设计简单、特异性强、效率高等优点,为基因组定向改造调控和应用带来了突破性的革命,并且迅速在基础理论、转基因动物生产、基因诊断和临床治疗等领域中得到广泛的研究与应用。然而,CRISPR/Cas9也存在着脱靶效应和外源基因插入困难等一些亟待解决的问题,这在一定程度上限制了CRISPR/Cas9的应用。因此,近年来围绕CRISPR系统改进获得了一系列可用于基因编辑与基因表达修饰的新工具。本文介绍了CRISPR系统的组成、工作原理,并综述了近几年来基于CRISPR系统开发的几种新型基因编辑工具以及基因表达修饰工具的研究进展和应用,并对其应用前景和发展方向进行了展望。 | 杨明辉 陶景丽 柴孟龙 吴昊 连正兴 刘国世 | 2018 | 农业生物技术学报2018，26，2： | 4 |
| 16 | 浅谈农业生物技术及转基因农作物显示文摘随着科学的不断进步,生物技术及其产业正在飞速发展,最终将会成为解决人类食物、能源、资源、环境问题的重要手段。生命科学的发展带来了农业生物技术的兴起,农业生物技术在育种、病虫害虫防治等方面迅速得到证实,表现出了广阔的前景。我国作为一个农业大国,更应该充分发挥农业生物技术的作用,加速我国传统农业向现代农业的根本转变。本文阐述了农业生物技术的发展及现状,并对转基因农作物的现状及安全性进行了探讨。 | 陈晋莹 姜友军 刘洋 | 2016 | 粮油仓储科技通讯2016，32，4： | 4 |
| 17 | 河南香稻品种主要代谢物质的检测与分析显示文摘以河南香稻品种为试验材料,采用改进的气相色谱质谱联用(Gas Chromatography-Mass Spectrometer,GC-MS)技术,检测并分析了16种河南香稻及非香水稻品种籽粒中主要的代谢物质.结果表明:改进的气相色谱质谱联用技术能够较好地检测水稻籽粒中的主要代谢物质;在供试香稻品种籽粒中,发现15种相同的主要代谢物质,它们在不同的河南香稻品种中含量存在一定的差异.进一步分析发现,在供试河南香稻品种籽粒中所特有的主要代谢物质共有5种,分别是环戊硅氧烷(Cyclopentasiloxane)、环己硅氧烷(Cyclohexasiloxane)、环氧乙烷(Oxirane)、十二烷(Dodecane)和苯酚(Phenol),它们可能参与香稻的抗病反应过程. | 彭波 孔冬艳 王蓝迪 彭宇 韩富星 辛晴晴 宫安东 孙艳芳 庞瑞华 宋晓华 李金涛 周棋赢 宋世枝 | 2019 | 信阳师范学院学报(自然科学版)2019，32，2： | 4 |
| 18 | 基因编辑技术在水稻分子育种上的应用显示文摘介绍了先后三代基因编辑技术,即锌指核酸酶系统、类转录激活因子效应物核酸酶系统、规律成簇的间隔短回文重复序列系统;综述了基因编辑技术在水稻分子育种中的应用,以及基于CRISPR最新开发的CRISPR/Cpf1、单碱基编辑技术和无外源DNA污染的基因编辑技术;最后,对基因编辑技术将来的发展以及在水稻育种上的应用前景进行了展望。 | 刘浩 张国良 许仁良 朱明超 齐波 高慧 闫元景 邢惠芳 | 2018 | 淮阴工学院学报2018，27，5： | 4 |
| 19 | 植物基因组编辑试剂材料的导入及转化系统的研究现状及前景显示文摘目前科研人员已经研发了许多基因组编辑工具,新的基因组编辑工具也在不断地探索中,其中有一些编辑工具,如CRISPR/Cas9系统已经被广泛地应用于植物遗传学、生物技术和育种等各方面.基因组编辑技术可以对农艺性状相关基因的特异序列进行精准编辑,从而开启了作物改良的新时代.本文聚焦于植物基因组编辑试剂材料导入及转化的最新方法及进展,比较了各种导入及转化系统的优缺点,最后讨论了植物基因组编辑试剂材料导入及转化未来可能的发展方向. | 冉毅东 梁振 张毅 高彩霞 | 2017 | 中国科学:生命科学2017，47，11： | 4 |
| 20 | 序列特异性核酸酶及其在植物基因组定向修饰中的应用显示文摘通过对基因组特定区域进行精确定向遗传修饰,一方面可以针对目标序列进行精确突变,获得突变材料,对目标基因功能进行明确鉴定;另一方面可以进行目标序列的精确置换或插入,将外源基因随机导入造成的表达及遗传的不确定性降至最低。传统的基因定向修饰技术仅依赖于细胞自身的同源重组,修饰效率低下,而且还存在位置效应和遗传不稳定等诸多问题。通过引入序列特异性核酸酶(sequence-specific nucleases,SSN),可以在基因组特定位点造成DNA双链断裂(double strand break,DSB),促进依赖于细胞内源'同源重组'及'非同源末端连接'的DNA修复事件的定向发生,实现基因组定向遗传修饰效率的大幅提升。迄今为止,在基因组定向遗传修饰研究及应用领域,已经有多种不同类型的序列特异性核酸酶被有效使用,在多种生物中实现了不同类型的基因组定向遗传修饰。该文首先综述了SSN的结构特征及技术原理,然后对SSN技术在植物基因组定向遗传修饰中的研究进展和应用前景进行了重点介绍。 | 韦韬 张勇 刘玉 郑雪莲 邓科君 陈成彬 宋文芹 | 2013 | 中国细胞生物学学报2013，35，11： | 3 |
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