Genes del arroz
El genoma del arroz es la secuencia genética más completa entre los organismos superiores. De los 37.500 genes identificados por los científicos, varios influyen en el futuro de importantes productos agrícolas. Por ejemplo, genes que aumentan el rendimiento del arroz y genes que cambian el fotoperiodo del arroz. Algunas granjas comerciales de cereales en el sur de los Estados Unidos utilizan tecnología de siembra directa en tierras secas para cultivar arroz, lo que evita el cultivo en arrozales, el cultivo de plántulas y el trasplante. El proceso de producción no es muy diferente del cultivo de trigo. Drene el suelo antes de plantar. Hay semillas de arroz de siembra directa.
En la década de 1950, la siembra directa de arroz se promovió ampliamente en la provincia de Heilongjiang del norte de China antes de la década de 1960, y también se utilizó en el sur en la década de 1960. Con el desarrollo de la economía, un gran número de trabajadores rurales jóvenes y de mediana edad han ingresado al mercado laboral urbano, la fuerza laboral rural ha disminuido, se utilizan ampliamente herbicidas químicos y el cultivo de arroz con siembra directa ha mostrado una tendencia de rápido desarrollo. .
El departamento de maquinaria agrícola de la ciudad de Yizheng, provincia de Jiangsu, demostró con éxito una nueva tecnología para el trasplante de arroz: la siembra directa mecanizada de arroz en tierras secas en la ciudad de Puxi. En comparación con el método tradicional de trasplante de arroz, esta tecnología elimina la necesidad de cultivar y sembrar las plántulas de arroz. Una vez que las semillas de arroz se remojan y germinan, se siembran directamente con una sembradora, lo que tiene las ventajas de ahorrar mano de obra, costos y eficiencia. Según estimaciones, una sembradora puede sembrar 30 acres por día, ahorrando alrededor de 200 yuanes por acre en comparación con los métodos de siembra tradicionales.
Algunas personas pueden pensar que la siembra directa de arroz es una tecnología nueva que no se ha desarrollado recientemente, pero no sé si la siembra directa de arroz existe desde la antigüedad, incluso antes del trasplante. significa siembra directa primero y luego trasplante. Utilizando tecnología original de aislamiento de genes, los científicos obtuvieron con éxito casi 2.000 fragmentos de ADNc de arroz y desarrollaron el primer chip genético de arroz de China con funciones únicas.
Esta tecnología modular de etiquetas de secuencia expresada (M-EST) fue propuesta por primera vez por el grupo de investigación del profesor Li Debao en el Instituto de Biotecnología de la Universidad de Zhejiang y ha sido patentada por la Oficina Estatal de Propiedad Intelectual de China.
Los miles de microarrays moleculares densamente dispuestos integrados en el chip permiten a las personas analizar una gran cantidad de biomoléculas en poco tiempo y obtener información biológica en la muestra de manera rápida y precisa. La eficiencia es mayor que la de los tradicionales. métodos de detección cientos de veces. Algunos científicos lo aclaman como otra revolución tecnológica de gran alcance después de los circuitos integrados a gran escala.
El equipo de investigación dirigido por el investigador Lin Hongxuan del Instituto de Fisiología y Ecología Vegetal, los Institutos de Ciencias Biológicas de Shanghai, la Academia de Ciencias de China y el Laboratorio Estatal Clave de Genética Molecular de Plantas, logró un gran avance en la investigación sobre genes funcionales relacionados con el rendimiento del arroz y se clonó con éxito el arroz de control. Se analizó en profundidad el gen de rasgo cuantitativo GW2 para el peso del grano y se elaboraron en profundidad las funciones y mecanismos biológicos relacionados, lo que indica que este gen tiene amplias perspectivas de aplicación en cultivos de alto rendimiento. crianza molecular.
La mejora genética o ingeniería genética es uno de los medios eficaces para aumentar el rendimiento de los cultivos. Encontrar genes funcionales relacionados con el alto rendimiento tiene una importancia teórica importante y un valor de aplicación para el mejoramiento del arroz de alto rendimiento. El peso del grano es uno de los factores que determinan el rendimiento del arroz. Es un rasgo cuantitativo complejo controlado por múltiples genes, y el mecanismo regulador genético de las moléculas relevantes aún no está claro.
El investigador Lin Hongxuan guió a los estudiantes de doctorado Song Xianjun y Huang Wei para clonar con éxito el gen de rasgo cuantitativo GW2 que controla el peso del grano de arroz después de años de minuciosa investigación. Una gran cantidad de resultados experimentales detallados muestran que GW2, como nueva ubiquitina ligasa E3, puede estar involucrada en la degradación de proteínas que promueven la división celular, regulando así el tamaño de la cáscara de arroz, controlando el peso del grano y el rendimiento. Cuando la función de GW2 falta o se reduce, la capacidad del gen para degradar proteínas relacionadas con la división celular se reduce, lo que acelerará la división celular y aumentará la cantidad de células en la cáscara de arroz, aumentando así significativamente el ancho del grano de arroz, acelerando llenado de granos y aumento del número de granos y rendimiento.
Los investigadores utilizaron el método de selección de marcadores moleculares para introducir el gen GW2 de variedades de grano grande en variedades de grano pequeño para cultivar nuevas cepas, y cosecharon 25 plantas cultivadas en el campo. Mide el rendimiento de cada planta. En comparación con las variedades de grano pequeño, aunque el número de granos por panícula de la nueva cepa se reduce, el rendimiento por planta aumenta significativamente debido a un aumento significativo en el peso del grano, lo que indica que este gen es valioso en el mejoramiento genético de alto rendimiento. Es necesario investigar y verificar más a fondo el efecto de aumento del rendimiento mediante pruebas de parcela. Los resultados de la investigación proporcionan nuevos genes con derechos de propiedad intelectual independientes e importantes perspectivas de aplicación para el mejoramiento de cultivos de alto rendimiento. También brindan nuevas perspectivas para dilucidar el mecanismo de regulación genética molecular del rendimiento de los cultivos y el desarrollo de semillas;
El 9 de abril de 2007, tres críticos de "Nature Genetics" elogiaron unánimemente esta investigación: "Ahora podemos obtener granos de arroz del tamaño adecuado controlando la función de GW2. Se cree que esto es de gran importancia en la historia del mejoramiento del rendimiento del arroz." "La clonación, el análisis de secuencia, la identificación fenotípica transgénica y los experimentos funcionales de la ubiquitina ligasa E3 son convincentes", "Este es un trabajo que despertará un gran interés entre los genetistas. Una obra maestra. A través de una gran cantidad de experimentos en profundidad, incluida la clonación de genes, el análisis de la estructura genética y la identificación funcional y fenotípica, este artículo demuestra que este gen controla el tamaño del grano de arroz y proporciona información valiosa para el estudio del mecanismo de regulación genética de las semillas de cultivos.
"El análisis demográfico de los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) de 630 segmentos genéticos reveló un único origen de domesticación del arroz. Por otro lado, el análisis genético poblacional de los datos del genoma completo del arroz cultivado y silvestre tendió a mostrar que los genomas indica y japonica generalmente aparecen se originaron de forma independiente, pero muchos segmentos del genoma con alelos de domesticación pueden haberse originado solo una vez. A pesar de estos avances, se necesita un muestreo más extenso y una secuenciación del genoma de la población para dilucidar aún más la historia evolutiva de la domesticación del arroz. cerca del sitio de domesticación jugará un papel importante en la evaluación de la dirección de la introgresión genética.
En este artículo, los investigadores estudiaron 446 especies de arroz silvestre común y 1.083 especies de arroz cultivado con diferentes ubicaciones geográficas. y variedades de arroz japonica para construir un mapa completo de la variación del genoma del arroz. En el proceso de búsqueda de marcadores seleccionables, los investigadores identificaron 55 barridos selectivos que ocurrieron durante la domesticación y los patrones de todo el genoma revelaron que el arroz japonica fue domesticado por primera vez. de un arroz silvestre común especial en el curso medio del río Perla en el sur de China, el arroz índica se hibridó posteriormente entre el arroz japonica y el arroz silvestre local, y se extendió al sudeste asiático y al sur de Asia a medida que los mapas genéticos originales analizaban esta domesticación. -rasgos relacionados.