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科研人員開發(fā)內(nèi)源基因非編碼區(qū)定向進化新技術

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

大量自然或隨機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。目前主要利用核酸酶SpCas9對作物內(nèi)源基因非編碼區(qū)進行編輯和改造。與SpCas9相比，LbCas12a介導的內(nèi)源基因非編碼區(qū)技術更傾向于識別富含胸腺嘧啶的基因序列，并在植物細胞中誘導更大的缺失，更適合用于非編碼區(qū)編輯和定向進化。

該研究通過使用LbCas12a介導的基因編輯技術和crRNA融合文庫，對水稻株高內(nèi)源基因SD1的非編碼區(qū)進行大規(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，進一步研究證實，其株高數(shù)量性狀變異主要是由該技術編輯全新的非編碼區(qū)調(diào)控序列造成的。該技術為作物數(shù)量性狀變異創(chuàng)制、分子育種研究提供技術支撐。

研究揭示蜜蜂外寄生螨的適應性取食策略

近期，中國農(nóng)業(yè)科學院蜜蜂研究所資源昆蟲生物學與飼養(yǎng)團隊聯(lián)合國內(nèi)外高校對蜜蜂兩種外寄生蜂螨的取食特性進行研究，揭示了蜂螨在與蜜蜂協(xié)同進化過程中形成的寄生適應性。相關研究成果發(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)同進化中，其取食策略和自身生理需求與蜜蜂的生物學特征形成了高度的適應性。該研究為全面解析蜂螨生物學特性、有效防控蜜蜂螨害提供了重要理論依據(jù)。

研究構建玉米地上生物量高精度估算模型

近期，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)田灌溉研究所節(jié)水高效灌溉技術與裝備創(chuàng)新團隊構建玉米地上生物量高精度估算模型，該模型可實現(xiàn)不同水肥管理模式下玉米地上生物量快速、無損估算，預測精度超過80%。相關研究成果發(fā)表在《農(nóng)業(yè)計算機與電子（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、施肥決策的關鍵指標。傳統(tǒng)地上生物量依靠人工取樣測算，破壞作物生長、費時費力。遙感技術已被認為是大范圍有效估算生物量的非破壞性方法，但如何精準構建預測模型仍待探索。

科研人員從玉米拔節(jié)期、喇叭口期等關鍵生長期無人機遙感數(shù)據(jù)中，歸納與生物量密切相關的冠層光譜特征和熱特征，并添加葉片實測葉綠素含量，構建了多源數(shù)據(jù)集。通過對比多種學習算法建模發(fā)現(xiàn)，該數(shù)據(jù)集與CatBoost算法結合構建的生物量模型，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80%。該研究為農(nóng)情信息現(xiàn)代化精確獲取提供支撐。