美国农业部农业研究局(ARS)近期对外公布国家 301 计划(NP 301)——“植物遗传资源、基因组学和遗传改良”2024 财年报告,系统呈现了该计划在 2024 年取得的各项研究成果。这份报告从四个核心维度展开,具体内容如下:
一、作物遗传改良领域进展
在作物遗传改良方面,相关研究取得多项实质性成果:
培育出硬红春小麦新品系,该品系整合了野生草种的抗赤霉病基因,可有效抵御赤霉病侵害。
推出3个玉米新品系,这些品系将热带玉米种质的遗传变异成功导入美国本地玉米品系。
发现更强效的成株抗性(APR)机制,依托该机制培育出抗冠锈病能力优异的燕麦品种。
结合分子标记辅助育种技术与现代基因组测序技术,培育出 2 个甜菜新品系,这两个品系对镰刀菌黄化病和甜菜胞囊线虫具有突破性抗性。
培育出 “Cardinal Joy” 和 “May Joy” 两个早熟桃新品种,目前已进入商业化应用阶段。
联合美国甘蔗联盟、路易斯安那州立大学农业中心,选育出高糖、低纤维的甘蔗新品种 “HoL 15-508”。
研发出常规大豆种质USDA-N6006,该种质具备早熟、高油、耐涝特性。
与高校合作,培育出弗吉尼亚型(Virginia-type)花生新品种 “TifJumbo”,该品种同时具备高油酸特性与多重抗性。
共同研发出基于图像识别技术的甜菜镰刀菌枯萎病新型分级评估工具,为病害检测提供高效手段。
发布遮阴树新品种 “Strawberry Moon”,该品种通过沙漠柳(Chilopsis)与梓树(Catalpa)属间杂交获得,兼具观赏价值与生态适应性。
利用高蛋白野生大豆(Glycine soja)的遗传资源,培育出高产且适应范围广的大豆种质 USDA-N7007。
二、植物、微生物遗传资源及信息管理进展
在植物、微生物遗传资源保护与信息管理领域,研究成果主要包括:
开展大豆种质创新研究,重点探索提升大豆固氮效率的技术路径。
与加州大学圣地亚哥分校等全球 20 余家科研机构合作,开发出微生物代谢产物溯源新工具 ——microbeMASST 质谱分析平台,经测试,该平台准确率达 98.7%。
与塞拉利昂农业研究所合作,深入研究西非野生咖啡近缘种狭叶咖啡(Coffea stenophylla)的关键基因资源,为咖啡育种提供参考。
三、作物生物学与分子过程研究进展
在作物生物学及分子过程研究方面,取得以下重要突破:
应用 “先导编辑(prime editing)” 基因编辑技术,为 “皇家红” 葡萄赋予麝香风味,丰富葡萄品种风味特性。
完成蔓越莓泛基因组的构建工作,为蔓越莓分子生物学研究提供基础数据支撑。
与相关机构合作,成功解析花生黑穗病菌的高质量参考基因组,为病害防控分子机制研究提供关键依据。
四、作物遗传改良相关信息资源与工具研发进展
在作物遗传学、基因组学及遗传改良所需的信息资源与工具研发方面,成果如下:
与高校合作,成功研发植物 DNA 语言模型 PlantCaduceus,这是首款基于 16 种被子植物基因组精选数据训练而成的相关模型。
来源丨生物信息与育种
编辑丨农财君
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