科研人員開發(fā)內(nèi)源基因非編碼區(qū)定向進(jìn)化新技術(shù)

近期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊開發(fā)了核酸酶LbCas12a介導(dǎo)的內(nèi)源基因非編碼區(qū)定向進(jìn)化技術(shù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物通訊（Plant Communications）》。

大量自然或隨機(jī)誘變形成的非編碼區(qū)變異為作物馴化和育種作出了貢獻(xiàn)。目前主要利用核酸酶SpCas9對作物內(nèi)源基因非編碼區(qū)進(jìn)行編輯和改造。與SpCas9相比，LbCas12a介導(dǎo)的內(nèi)源基因非編碼區(qū)技術(shù)更傾向于識別富含胸腺嘧啶的基因序列，并在植物細(xì)胞中誘導(dǎo)更大的缺失，更適合用于非編碼區(qū)編輯和定向進(jìn)化。

該研究通過使用LbCas12a介導(dǎo)的基因編輯技術(shù)和crRNA融合文庫，對水稻株高內(nèi)源基因SD1的非編碼區(qū)進(jìn)行大規(guī)模飽和覆蓋打靶，創(chuàng)制出株高呈不同變化的突變?nèi)后w，進(jìn)一步研究證實(shí)，其株高數(shù)量性狀變異主要是由該技術(shù)編輯全新的非編碼區(qū)調(diào)控序列造成的。該技術(shù)為作物數(shù)量性狀變異創(chuàng)制、分子育種研究提供技術(shù)支撐。

研究揭示蜜蜂外寄生螨的適應(yīng)性取食策略

近期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所資源昆蟲生物學(xué)與飼養(yǎng)團(tuán)隊聯(lián)合國內(nèi)外高校對蜜蜂兩種外寄生蜂螨的取食特性進(jìn)行研究，揭示了蜂螨在與蜜蜂協(xié)同進(jìn)化過程中形成的寄生適應(yīng)性。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·通訊（Nature Communications）》上。

螨害是危害蜜蜂健康最重要的生物因素，其中，狄斯瓦螨（俗稱大蜂螨）給全球蜂產(chǎn)業(yè)帶來巨大損失；梅氏熱厲螨（俗稱小蜂螨）在亞洲危害嚴(yán)重，并有全球傳播的潛在威脅。

螨的生活周期分為繁殖期和傳播期兩個重要時期。研究發(fā)現(xiàn)在繁殖期，大蜂螨在蜜蜂封蓋巢房中主要取食蜂蛹的血淋巴，血淋巴為母螨的生殖及后代的發(fā)育提供了充足的營養(yǎng)；在傳播期，大蜂螨主要取食成蜂腹部的脂肪體，脂肪體的高熱量為其寄生生活提供了充分的能量。與大蜂螨不同，小蜂螨的口器特征決定其不能取食成蜂，主要以蜜蜂幼蟲和蛹的血淋巴為食。該研究揭示了蜂螨在與蜜蜂的長期協(xié)同進(jìn)化中，其取食策略和自身生理需求與蜜蜂的生物學(xué)特征形成了高度的適應(yīng)性。該研究為全面解析蜂螨生物學(xué)特性、有效防控蜜蜂螨害提供了重要理論依據(jù)。

研究構(gòu)建玉米地上生物量高精度估算模型

近期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所節(jié)水高效灌溉技術(shù)與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊構(gòu)建玉米地上生物量高精度估算模型，該模型可實(shí)現(xiàn)不同水肥管理模式下玉米地上生物量快速、無損估算，預(yù)測精度超過80%。相關(guān)研究成果發(fā)表在《農(nóng)業(yè)計算機(jī)與電子（Computers and Electronics in Agriculture）》上。

玉米地上生物量是判斷植株生長狀態(tài)、產(chǎn)量潛力，制定灌溉、施肥決策的關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)地上生物量依靠人工取樣測算，破壞作物生長、費(fèi)時費(fèi)力。遙感技術(shù)已被認(rèn)為是大范圍有效估算生物量的非破壞性方法，但如何精準(zhǔn)構(gòu)建預(yù)測模型仍待探索。

科研人員從玉米拔節(jié)期、喇叭口期等關(guān)鍵生長期無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)中，歸納與生物量密切相關(guān)的冠層光譜特征和熱特征，并添加葉片實(shí)測葉綠素含量，構(gòu)建了多源數(shù)據(jù)集。通過對比多種學(xué)習(xí)算法建模發(fā)現(xiàn)，該數(shù)據(jù)集與CatBoost算法結(jié)合構(gòu)建的生物量模型，其估算精度最高，對不同水肥管理模式下玉米全生育期生物量的估算精度達(dá)80%。該研究為農(nóng)情信息現(xiàn)代化精確獲取提供支撐。