作为我国第一所由高校和科研单位合并组建的综合性全国重点大学,西北农林科技大学承担着为西部农业发展提供技术支撑和人才支持的重任。近期,西北农林科技大学在相关科研领域又取得了重要进展。
周永斌博士在转基因小麦抗旱性研究方面取得重要进展近日,西北农林科技大学农学院毕业博士生周永斌在JCR学科排名前5-25%期刊论文《JournalofExperimentalBotany》发表了题为"Overexpressionofthesoybean(Glycinemax)DRE-bindingtranscriptionfactorGmDREB1enhanceddroughtstresstoleranceoftransgenicwheatinthefield"的研究论文,农学院周永斌博士和中国农业科学院作物科学研究所陈明研究员为论文共同第一作者,农学院王成社教授和中国农业科学院作物科学研究所马有志研究员为论文共同通讯作者。
DREB(DehydrationResponsiveElementBindingprotein)类转录因子可以显著增强植物的抗旱性。然而,迄今为止,大多数关于DREB类蛋白的研究主要集中在实验室或者温室中研究基因的功能,而对转基因作物田间实际应用价值的研究较少。该研究在两个国内已经大面积推广的小麦品种中过表达GmDREB1,通过连续多年多点的抗旱性鉴定试验,结果发现,转基因小麦在节水条件下,与非转基因小麦相比,产量增加了4.79-18.43%,水分利用效率显著提高。与非转基因小麦相比,转基因小麦膜损伤降低、渗透调节和光合效率增强。在转基因小麦中,植物激素褪黑素合成相关的基因上调表达,褪黑素含量增加,进一步外施褪黑素能够增强小麦的抗旱性,证实了褪黑素在提高转基因小麦抗旱性中的重要作用。本研究揭示了利用GmDREB1提高小麦田间抗旱性方面的转基因策略。该研究还得到了国家转基因重大专项《抗逆转基因小麦新品种培育》项目的支持。
高元鹏博士应用CRISPR/Cas9系统生产NRAMP1基因精准插入的转基因牛牛结核病在全世界范围内严重影响了人类健康和农业发展,因此针对控制和抵御结核菌传播的科学研究变得紧迫和重要,并成为家畜抗病育种的重要方向。
高元鹏,1990年1月生,河南省新郑市人。2009年9月,提前批次录取入西北农林科技大学创新实验学院,2013年7月获理学学士学位。同年9月,直博攻读西北农林科技大学动物医学院临床兽医学专业博士学位,师从张涌教授,主要从事家畜抗病转基因育种方面研究。2017年7月获农学博士学位后,在动医学院担任助理研究员至今。
西北农林科技大学动物医学院博士高元鹏通过将dCas9与ChIP-seq技术相结合,在奶牛基因组上筛选出高效的CRISPR/Cas9基因打靶位点,并构建了该位点的全基因组范围脱靶效应检测体系。随后利用CRISPR/Cas9切口酶技术介导牛结核抗性相关的NRAMP1基因在牛胎儿成纤维细胞中的基因打靶,并通过体细胞核移植及胚胎移植成功获得了转基因克隆牛。最终通过对转基因奶牛的结核分支杆菌攻菌实验证明,转NRAMP1基因克隆奶牛具有更强的抗结核分支杆菌感染能力。为培育抗结核病转基因牛新品种,提供了宝贵的育种材料。相关研究发表于Top期刊GenomeBiology(IF:11.9)上,并获批专利一项。
转NRAMP1供体细胞、重组胚胎与克隆牛
该研究是在国家转基因生物新品种培育重大专项抗病转基因牛新品种培育项目支持下,农业农村部动物生物技术重点实验室设计并完成的。该论文关键问题选择准确,研究方法具有很好的创新性,工作量充实,研究结果扎实可靠,促进了动物克隆与转基因技术的应用研究,具有重要的应用前景。
西农植物免疫团队在病菌调控植物免疫领域取得重要进展2019年12月5日,西北农林科技大学植物保护学院植物免疫研究团队在自然通讯(NatureCommunications)杂志在线发表了题为《Aneffectorproteinofthewheatstriperustfungustargetschloroplastsandsuppresseschloroplastfunction》的研究论文。许强博士为第一作者,康振生院士和王晓杰教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、陕西省科技创新团队和旱作国重实验室自由探索等项目的资助。
条锈菌效应子Pst_12806调控寄主植物免疫的模式图
由条锈菌()引致的小麦条锈病是影响小麦生产安全的重大生物灾害,对小麦生产具有毁灭性危害,一般年份导致小麦减产10~30%,严重时甚至绝收。条锈菌频繁变异导致小麦品种抗性不断"丧失"是病害频繁爆发流行的根本原因,是锈病防控中的国际性难题。因而,揭示病原菌致病性变异的基础,对开发条锈病持续有效防控的策略具有重要意义。
小麦条锈菌为活体营养专性寄生真菌,不能在体外人工培养,缺乏遗传转化体系,难以通过遗传学方法研究病菌的致病机理。为深入揭示条锈菌致病性变异的分子基础,该团队率先在国际上完成了条锈菌基因组测序(Zhengetal.,NatureCommunications,2013)。进而通过3年的努力,完成了条锈菌唯一侵染结构吸器的分离、病菌不同发育阶段的转录组分析和条锈菌毒性效应子(Effectors)的大规模筛选鉴定研究(Xuetal.,MolecularPlantPathology,2019)。本研究报道的是一个条锈菌吸器阶段特异诱导表达的效应子Pst_12806,其编码蛋白含有叶绿体导肽,依赖该导肽进入寄主植物的叶绿体中,干扰光合系统中细胞色素cb6f蛋白亚基TaISP(Iron-Sulfurprotein)的功能,降低植物的光合作用,减弱由叶绿体介导的活性氧积累以及抗性相关基因的表达,促进条锈菌的侵染定殖。研究首次报道了病原真菌通过攻击植物的叶绿体调控植物免疫的致病机理,揭示了活体营养型寄生真菌侵染致病的新途径。
西北农林科技大学始终坚持"顶天""立地"相结合的科技工作方针,瞄准国际科技前沿,紧密围绕国家战略需求和区域发展需要,积极开展面向农业生产实际的应用基础研究和应用技术研究,在动植物育种、植物保护、农业生物技术、旱区农业与节水技术、黄土高原水土流失综合治理等研究领域形成鲜明特色和优势。