普通小麥屬于自花授粉作物，由于遺傳基礎(chǔ)狹窄，致使高產(chǎn)雜交育種研究的難度非常大。小麥圖位克隆成敗的關(guān)鍵取決于能否建立目標(biāo)基因所在區(qū)域的物理圖譜。研究團(tuán)隊(duì)投資構(gòu)建了“矮敗魯麥15”的基因組人工染色體文庫，該文庫包括大約70.6萬個(gè)單克隆，覆蓋普通小麥基因組5倍左右。他們利用Ms2區(qū)域的特異標(biāo)記，篩選并獲得了8個(gè)陽性克隆，成功建立了Ms2區(qū)域的物理圖譜，分離到太谷核不育Ms2基因,并通過反向遺傳學(xué)驗(yàn)證了該基因的功能。

大麥基因組破解

大麥?zhǔn)侨�球第四大禾谷類作物，且集飼用、啤用和糧食作物于一體，在我國也曾是栽培面積達(dá)一億畝以上的重要農(nóng)作物。高質(zhì)量的大麥基因組參考序列是大麥遺傳與育種研究取得突破性成果的重要支撐。大麥基因組全長5.1 Gb，約為水稻基因組的11倍，含有3.9萬多個(gè)蛋白編碼基因，且多數(shù)為多拷貝，形成了復(fù)雜的基因家族，并富含轉(zhuǎn)座因子，因此全基因組測(cè)序工作難度巨大。大麥測(cè)序聯(lián)盟耗費(fèi)了近10年時(shí)間，綜合運(yùn)用包括染色體構(gòu)象作圖和生物納米作圖等多種的測(cè)序和組裝技術(shù)，利用約2.5Tb大麥基因組測(cè)序數(shù)據(jù)，組裝完成了一個(gè)包含4.79 Gb的大麥高質(zhì)量參考基因組序列，每條染色體均被排成一個(gè)線性分子, 其中94.8%的組裝序列明確定位在大麥各條染色體上。科學(xué)家首次對(duì)大麥在長達(dá)一萬年之久的馴化與選擇過程中基因組發(fā)生遺傳侵蝕（genetic erosion）的全面剖析，為有效拓寬栽培大麥日趨狹窄的基因庫提供了應(yīng)對(duì)策略。以此為基礎(chǔ)，研究人員對(duì)大麥麥芽品質(zhì)相關(guān)基因進(jìn)行了深入分析，明確了大麥麥芽品質(zhì)相關(guān)基因的結(jié)構(gòu)變異，為高品質(zhì)大麥育種指明了方向，該工作對(duì)大麥種質(zhì)資源利用及相關(guān)基因的克隆和鑒定工作都具有重要意義。

科學(xué)家創(chuàng)建了一種簡(jiǎn)單高效的棉花內(nèi)源基因編輯篩選方法

CRISPR/Cas9來自微生物的免疫系統(tǒng)，其利用一種Cas9酶，把一段作為引導(dǎo)工具的小RNA識(shí)別靶標(biāo)DNA位點(diǎn)，就能在此處對(duì)DNA進(jìn)行切斷或做其他改變。以往研究表明，CRISPR/Cas9系統(tǒng)可以在多種植物中對(duì)靶標(biāo)基因進(jìn)行高效編輯。作為異源四倍體棉花的陸地棉基因組大而復(fù)雜，獲得目標(biāo)基因突變體的難度非常大，耐鹽性的研究是世界性難題，而CRISPR/Cas9系統(tǒng)為獲得棉花耐鹽突變體提供了非常好的思路。科研人員研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)選取的棉花兩個(gè)與耐鹽相關(guān)的內(nèi)源基因GhCLA1和GhVP，CRISPR/Cas9在棉花的原生質(zhì)體中表達(dá)后，兩個(gè)基因靶標(biāo)位點(diǎn)的突變大部分是堿基的替換，而在轉(zhuǎn)基因棉花植株中，該系統(tǒng)造成的靶標(biāo)位點(diǎn)突變大部分是堿基的缺失。研究還發(fā)現(xiàn)，CRISPR/Cas9系統(tǒng)在棉花細(xì)胞中具有目標(biāo)特異性，即只瞄準(zhǔn)那些為它們?cè)O(shè)定的目標(biāo)基因�；�于棉花基因組大而復(fù)雜的特點(diǎn)，該研究表明利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)成功創(chuàng)建了一種對(duì)棉花內(nèi)源基因編輯和篩選突變體的有效方法，而且高效率和特異性和特點(diǎn)。

科學(xué)家育成新型高抗低殘留抗草甘膦棉花

雜草不僅和農(nóng)作物存在水、肥、光和空間等競(jìng)爭(zhēng)，而且易滋生病蟲害，嚴(yán)重影響作物生長發(fā)育，造成產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降，因此雜草防治成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)�？蒲袌F(tuán)隊(duì)將從草甘膦嚴(yán)重污染土壤微生物中克隆到的兩個(gè)關(guān)鍵的抗草甘膦基因GR79 EPSPS和GAT進(jìn)行植物偏愛性密碼子改造，構(gòu)建僅含GR79 EPSPS或GAT單基因和同時(shí)含有雙基因的植物表達(dá)載體。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草同時(shí)表達(dá)GR79 EPSPS和GAT基因?qū)Σ莞熟⒌目剐燥@著高于GR79 EPSPS或GAT單基因煙草。進(jìn)一步利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將GR79 EPSPS-GAT雙基因載體轉(zhuǎn)化棉花，利用多種分子檢測(cè)手段，獲得含有一個(gè)和兩個(gè)EPSPS-GAT表達(dá)盒插入的轉(zhuǎn)基因棉花GGCO2和GGCO5，且GR79 EPSPS和GAT基因在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平均高表達(dá)。濃度耐受性測(cè)定表明，GGCO轉(zhuǎn)基因棉花在田間可耐受5倍于生產(chǎn)用草甘膦除草劑的濃度，而且生長發(fā)育和農(nóng)藝性狀不受影響。更重要的是，由于GAT可以快速乙�；�草甘膦次級(jí)胺基團(tuán)，生成對(duì)植物和動(dòng)物無毒的乙酰草甘膦，因此噴施草甘膦5天后，與GR79 EPSPS單基因抗草甘膦棉花相比，GGCO雙基因棉花草甘膦殘留量降低了81%-89%。 田間測(cè)算結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的利用栽培措施除草相比，種植GGCO轉(zhuǎn)基因棉花每畝可節(jié)約成本150-200元，顯著降低了棉花的生產(chǎn)成本。目前，GGCO2和多個(gè)抗蟲棉配組獲得40多個(gè)抗蟲和抗草甘膦雙抗新品系，為我國抗除草劑棉花新品種的培育提供了豐富的種質(zhì)資源。

樟科植物DNA條形碼研究取得進(jìn)展

樟科植物作為常見的重要經(jīng)濟(jì)林木，在林業(yè)、輕工、醫(yī)藥等領(lǐng)域都占有重要的地位，大多數(shù)種類集中分布于長江以南各省區(qū)。為研究人員將DNA條形碼技術(shù)與樟科形態(tài)學(xué)特征相結(jié)合，分別從條形碼的鑒定能力、物種糾錯(cuò)能力和系統(tǒng)演化等三個(gè)方面進(jìn)行了分析與探討。研究發(fā)現(xiàn)，條形碼組織推薦的核心條形碼matK和rbcL與補(bǔ)充條形碼trnH-psbA、ITS和ITS2，除對(duì)基部的部分類群有好的鑒定表現(xiàn)外，整體上對(duì)樟科植物的物種鑒定能力較弱；但是條形碼ITS，如果不考慮序列的擴(kuò)增與測(cè)序困難問題，其鑒定能力*佳，推薦作為樟科植物的有力條形碼；條形碼技術(shù)與形態(tài)鑒定相結(jié)合，對(duì)樟科物種鑒定糾錯(cuò)率高達(dá)10.8%；條形碼數(shù)據(jù)可以一定程度地重建樟科植物的系統(tǒng)演化。此項(xiàng)研究對(duì)林業(yè)、輕工、醫(yī)藥領(lǐng)域利用樟科植物資源具有較高的參考價(jià)值，對(duì)樟科植物的分類與系統(tǒng)發(fā)育研究以及種質(zhì)資源保護(hù)也有重要的意義，同時(shí)該研究也為正在開展的東南亞等地區(qū)樟科植物調(diào)查提供了數(shù)據(jù)參考。

SnRK2蛋白激酶調(diào)控miRNA合成的新機(jī)制被揭示

microRNA（miRNA）是一種廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)的長度為20-24個(gè)核苷酸的非編碼的小RNA。通過調(diào)控mRNA的剪切和翻譯，miRNA參與了植物生長發(fā)育、脅迫應(yīng)答等許多生物學(xué)過程。III型核糖核酸酶DCL1、鋅指蛋白SE以及雙鏈RNA結(jié)合蛋白HYL1是miRNA合成復(fù)合體的核心組分。已知植物激素脫落酸和滲透脅迫應(yīng)答途徑能夠影響miRNA的積累，但詳細(xì)的分子機(jī)制并不清楚。研究人員發(fā)現(xiàn)植物激素脫落酸和滲透脅迫應(yīng)答途徑的核心組分SnRK2蛋白激酶能調(diào)控miRNA合成途徑中的核心組分，并調(diào)控miRNA的合成。在模式植物擬南芥中，SnRK2蛋白激酶家族共有10個(gè)成員（SnRK2.1-SnRK2.10）。其中，snrk2.2/2.3/2.6三突變體對(duì)ABA不敏感，而缺失所有SnRK2成員的snrk2十突變體缺乏適應(yīng)滲透脅迫的能力，對(duì)滲透脅迫敏感。研究組發(fā)現(xiàn)snrk2.2/2.3/2.6突變體中，miR160等miRNA的含量降低，對(duì)應(yīng)的miRNA的前體（pri-miRNA）以及靶基因表達(dá)增加。在snrk2三突變體和十突變體中HYL1蛋白含量降低。進(jìn)一步的研究表明HYL1和SE蛋白可能是SnRK2蛋白激酶的磷酸化底物 。該研究發(fā)現(xiàn)了SnRK2蛋白激酶在miRNA合成過程中的重要作用，并初步揭示了ABA和滲透脅迫調(diào)控miRNA合成的分子機(jī)制。

首次成功破譯茶樹基因組

茶樹高質(zhì)量基因組圖譜的成功繪制揭示了決定茶葉適制性、風(fēng)味和品質(zhì)以及茶樹全球生態(tài)適應(yīng)性的遺傳基礎(chǔ)，必將大大加速茶樹功能基因組學(xué)研究和優(yōu)異新基因發(fā)掘，加快旨在提高茶葉品質(zhì)和適應(yīng)性的茶樹新品種培育。研究表明，茶樹基因組中的長末端重復(fù)序列反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子家族約占茶樹基因組的36.79%，這是單個(gè)長末端重復(fù)序列反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子家族在植物基因組里擴(kuò)張和生存長達(dá)5,000萬年的首次報(bào)道。研究還發(fā)現(xiàn)，茶樹近期曾經(jīng)發(fā)生過一次全基因組重復(fù)事件；茶樹基因組里與茶葉的香氣、風(fēng)味與品質(zhì)密切相關(guān)的諸如黃酮、萜類等生物合成相關(guān)的基因家族顯著地?cái)U(kuò)增；除了參與黃酮和萜類生物合成的基因家族的大量擴(kuò)增可以促進(jìn)茶樹環(huán)境適應(yīng)性以外，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈的自然選擇促進(jìn)了茶樹抵抗生物和非生物逆境的抗病基因家族的大量增長，詮釋了為什么茶樹可以在全球擴(kuò)散并廣泛地種植在亞洲、非洲、歐洲、北美、南美和大洋洲的不同氣候條件下的多樣化生境中而成為世界性的飲料植物。研究進(jìn)一步比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)發(fā)現(xiàn)，茶多酚和代謝通路相關(guān)基因的不同表達(dá)模式?jīng)Q定了山茶屬植物作為茶飲的適制性、茶葉的品質(zhì)和滋味；茶多酚和代謝通路相關(guān)基因表達(dá)的巨大差別導(dǎo)致了茶組不同物種中茶多酚和咖啡的不同富集進(jìn)而形成了多種多樣的茶葉的風(fēng)味。研究表明，茶樹的野生近緣物種厚軸茶含有非常高的茶多酚但是極低的，具有培育茶樹新品種的巨大潛力，茶組中的栽培茶樹的野生近緣物種因蘊(yùn)藏著豐富的優(yōu)異新基因，是未來茶葉品質(zhì)改良的巨大寶庫。