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随着基因组学、基因组编辑技术的迅速发展以及显微注射技术、体细胞克隆技术的广泛应用,一套新型的育种策略和方法已经逐渐形成。这一套新型育种策略和方法可以称为分子编写育种（breeding by molecular writing, BMW）。该方法可以高效创制新的遗传标记并对其进行快速验证,也可以对基因组进行精确到分子水平的编写并定向培养新品种,不仅能打破生殖隔离,跨物种的引入新的性状,更可以对物种内个体间基因组进行精确到单个碱基的插入、删除和替换。如外源基因的精确整合,内源基因的精确删除、替换,SNP位点的复制、删除或替换等。该技术的优点是：可以在极大的降低非预期效应的同时,快速高效的将多种有益性状聚合到同一品种内。分子编写可进行以下四方面工作：（1）新型育种标记的创制及验证;（2）跨物种分子编写;（3）基因组中碱基序列的删除;（4）物种内分子编写。该育种技术可以不通过有性杂交,只引入一个或几个目标基因或SNP,快速获得目标性状突出的遗传稳定新种质,然后结合常规育种方法育成新品种。该方法将实现真正的个体和群体水平的基因（或分子）杂交育种,获得分子杂种优势,能够高效的解决长久以来困扰育种工作的诸多难题,大大提高育种效率,尤其在畜禽育种中具有重要应用前景,将会是未来育种的发展方向。文章详细论述了分子编写育种技术的基本概念、研究手段、研究内容、研究现状并展望了该技术的应用前景,为动物育种、畜禽繁殖等领域的研究及从业人员提供了参考。 相似文献
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基因编辑(gene editing)是生命科学领域目前应用最广泛的技术之一,以其对生物内源基因改变的精确性极大地推动着生命科学的研究进程,而CRISPR技术则是目前适应范围最广、可靠性最高的一类基因编辑技术,与其他技术相比,该技术具有高效、简单等优点。CRISPR等基因编辑技术已在动植物遗传育种、生物医疗等领域广泛应用,其中在海洋生物中的应用也日渐增多。本文以基因编辑技术为切入点,综述了基因编辑技术的发展史、原理、应用过程,以及CRISPR技术在海洋生物遗传育种中的应用现状及发展前景,旨在为推动基因编辑技术在海洋生物资源保护与开发、遗传育种等领域的应用提供科学参考。 相似文献
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Mengke YUAN Yuanpeng GAO Jing HAN Teng WU Jingcheng ZHANG Yongke WEI Yong ZHANG 《农业科学与工程前沿(英文版)》2020,7(2):171-180
Transgenic ruminants are a valuable resource for both animal breeding and biomedical research. The development of transgenic breeding is proceeding slowly, because it suffers from low efficiency of gene transfer and possible safety problems from uncontrolled random integration. However, new breeding methods combined with genome editing and somatic cell nuclear transfer or microinjection can offer an economic and efficient way to produce gene-edited ruminants, which can serve as bioreactors or have improved disease resistance, animal welfare and product quality. Recent advances in precise genome editing technologies, especially clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)/Cas9 nucleases, are enabling the systematic development of gene-edited ruminant production. This review covers the development of gene-edited ruminants, the particulars of site-specific engineered nucleases and the state of the art and new insights into practical applications and social acceptance of genome editing technology in ruminants. It is concluded that the production of gene-edited ruminants is feasible and through improvements in genome editing technology it is possible to help feed the world. 相似文献
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Pigs are one of the most important domesticated animals and have great value in agriculture and biomedicine. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) are a dominant type of genetic variation among individual pigs and contribute to the formation of traits. Precision single base substitution provides a strategy for accurate genetic improvement in pig production with the characterization of functional SNPs and genetic variants in pigs. Base editing has recently been developed as the latest gene-editing tool that can directly make changes in single nucleotides without introducing double-stranded DNA breaks (DSBs), providing a promising solution for precise genetic modification in large animals. This review summarizes gene-editing developments and highlights recent genetic dissection related to SNPs in major economic traits which may have the potential to be modified using SNP-editing applications. In addition, limitations and future directions of base editing in pig breeding are discussed. 相似文献
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随着 CRISPR 基因编辑技术的出现,几乎在任何动植物细胞基因组的特定目标位点,DNA 大片段
的“无缝”插入或替换,均可在 CRISPR 核酸酶产生双链切口后,在供体 DNA 存在的情况下,诱导同源定向修
复来实现。目前,这种基于同源重组的 CRISPR 精准基因编辑在农作物基因功能分析和新技术育种中正发挥着
越来越重要的作用。围绕在植物细胞中高效实现同源重组介导的 CRISPR 精准编辑这一目标,简述 CRISPR 精
准编辑依赖的两种主要的基于同源重组的细胞修复机制,即合成依赖的链退火修复机制和非同源末端连接辅助
的单链退火修复机制;在此基础上,详述产生 DNA 双链切口并诱导同源重组定向修复的 CRISPR 核酸酶和供体
DNA/RNA,主要包括 Cas9/12 及其融合蛋白、sgRNA/crRNA 及其修饰物、供体 DNA/RNA 及其修饰物;进而总
结在植物遗传转化中为保障 DNA 双链切口和供体 DNA/RNA 发生的时空一致性以提高同源重组效率,而通常采
用的 CRISPR 组分及供体 DNA/RNA 细胞递送方式;最后从功能基因组学研究和农作物新技术育种等方面,展望
基于同源重组的 CRISPR 精准基因编辑技术的应用前景。 相似文献
6.
胚胎分割技术是动物克隆技术之一,是胚胎生物工程技术的重要组成部分。牛胚胎分割技术是在牛胚胎移植技术的基础上发展起来的,其研究已经较为完善。牛胚胎分割的成功,是增加胚胎数目和生产同卵双胎或多胎、获得更多牛犊、扩大优良畜种繁殖后代的有效方法。笔者对胚胎分割技术在牛育种方面的应用进行了介绍。 相似文献
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CD163双等位基因编辑猪的制备及传代 总被引：1，自引：1，他引：1
【目的】猪繁殖与呼吸综合征（porcine reproductive and respiratory syndrome, PRRS）,俗称“蓝耳病”,是由猪繁殖与呼吸综合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV）引起的一种高致死性传染病,对世界养猪业造成了巨大的经济损失。由于PRRSV遗传变异性较大,因此国内外并未有理想疫苗能够对此病进行有效防制。Cluster of differentiation 163（CD163）是PRRSV感染猪肺泡巨噬细胞（porcine alveolar macrophage, PAM）的受体之一,研究旨在利用CRISPR/Cas9技术结合体细胞核移植技术制备CD163基因编辑的大白猪。【方法】针对猪CD163基因的第7外显子设计构建CRISPR/Cas9基因编辑载体;转染大白猪胎儿成纤维细胞,获得基因编辑阳性细胞克隆;以基因编辑细胞为核供体、体外成熟的猪卵母细胞为核受体构建克隆胚胎;胚胎移植到受体母猪生产CD163基因编辑猪,并进行后续的扩繁试验。【结果】设计的gRNA能够高效的识别靶位点。对获得的127个细胞单克隆进行PCR和测序显示,共有21个克隆发生突变,其中14个克隆为单等位基因突变或双等位基因杂合突变,7个克隆为双等位基因纯合突变。通过体细胞核移植技术,成功获得了CD163双等位基因编辑的纯合大白猪;并获得首批F1代CD163基因编辑仔猪,目前健康状态良好。随后将有更多的F1代CD163基因编辑猪陆续出生。【结论】制备的无抗性筛选标记的CD163双等位基因编辑猪,能够安全并快速地为培育抗PRRSV新品种猪提供育种材料。 相似文献
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CRISPR/Cas9基因组定向编辑技术的发展与在作物遗传育种中的应用 总被引：5，自引：0，他引：5
CRISPR/Cas9系统是近年发展起来的、由导向RNA介导的基因组定向编辑技术。总结了CRISPR/ Cas9基因组定向编辑技术的发展历程,并综述了其在作物遗传育种研究中的多方面应用。CRISPR/Cas系统是存在于大多数细菌与所有古生菌中的一种后天免疫系统,以消灭外来质体或者噬菌体。 根据Cas蛋白组分及氨基酸序列不同,已发现的CRISPR/Cas系统可以分为3种不同类型,Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。其中,Ⅱ型是以Cas9蛋白及导向RNA为核心组份,组成较为简单,是目前经过改造用于开发基因组定向编辑技术的主要类型。自CRISPR/Cas9技术体系首先在人类与动物细胞系中建立后,经过改造的CRISPR/Cas9系统被迅速地应用于拟南芥、烟草、高粱、水稻、小麦、玉米等不同植物基因组的定向编辑研究中。CRISPR/Cas9与ZFNs或TALENs一样都是通过自身的核酸内切酶活性引起靶位点DNA序列双链断裂,然后通过非同源末端连接或同源重组介导的修复2种方式引入突变。至今,在多种作物中已实现诱导产生多种定点突变（包括插入、缺失或修饰等）,并可获得较高的突变诱导率和可稳定遗传的基因组编辑后代植株。与ZFNs或TALENs技术相比,CRISPR/Cas9技术可以实现对基因组中多个靶基因同时进行编辑,从而可以用来修饰同一基因家族中的不同成员或同一代谢途径中的不同调控基因,为其一大优势。由于CRISPR/Cas9技术具有突变诱导率高、成本低、易于操作及可以多重基因编辑等特点,已成为具有广阔应用前景的作物遗传改良与育种研究的分子操作系统。CRISPR技术除了可以对基因组中不同靶基因进行定向编辑以外,还可以广泛地应用于基因表达调控研究、细胞定位运输系统研究及新型RNA沉默系统构建等方面。基因组编辑技术是继转基因技术之后人类对生物进行遗传操作的又一个革命性技术。但是,与转基因技术相比,CRISPR/Cas9基因组编辑技术操作更加简单、快捷。应用CRISPR/Cas9基因组编辑技术进行育种可以不引入外源基因,在进行基因组编辑之后可以不留下转基因的痕迹,从而导致定义转基因生物的不明确性,因此,政府监管部门是否应该按照转基因的管理办法来监管CRISPR/Cas9技术的应用尚有待决定。 相似文献
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AN Li-long YANG Qi XIAO Mei FENG Xiu-Liang YANG Chun-rong LEI An-min GAO Zhi-min DOU Zhong-ying QIU Huai 《中国农业科学(英文版)》2002,1(4):450-458
Bovine embryonic stem cell would be invaluable for researching the aspect of animal cloning, production transgenic animal and discussion of gene function in vitro. With the object of establishing an effective culture system for isolation and clone of bovine pluripotent stem cell, we cultured bovine embryos and mouse embryos including morula blastula and hatached blastula and obtained animal ICM on Primary marine embryonic fibroblast (Primary murine embryonic fibroblast, PMEF) feeder layer with tissue medium(DMEM supplemented with 15ml/100ml NBS ,0.1μmol/L Na2SeO3, 0. 1mmol/L β-mercaptoethanol, 1 000ng/ml LIF,10 ng/ml IGF, 1mmol/L necessary amino acid and 1mmol/L L-glutamine), then, we obtained mouse ICM and bovine ICM. Moreover, we isolated and cloned the 6 passage bovine ES like cells(12 cell lines) and 9 passage marine ES like cells (52 cell lines) deriving from bovine ICM and murine ICM respectively on the feeder layer of PMEF by disaggregating ICM and ES cell clones of bovine and murine into smaller clumps through digesting with 0. 125g/100ml trypsin and 0.02g/100ml EDTA and scattering with a glass needle. The pluripotency of both murine and bovine ES like cells was identified with morphological character, histochemistry identification, karyotype analysis and differentiation of ES cells in vitro or in vivo. This result showed that bovine embryonic stem cell and murine embryonic stem cell had developmental pluripotency. 相似文献
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The CRISPR/Cas9 induces large genomic fragment deletions of MSTN and phenotypic changes in sheep 
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下载免费PDF全文 DING Yi ZHOU Shi-wei DING Qiang CAI Bei ZHAO Xiao-e ZHONG Shu JIN Miao-han WANG Xiao-long MA Bao-hua CHEN Yu-lin 《农业科学学报》2020,19(4):1065-1073
The CRISPR/Cas9 system has been extensively used to engineer genetic loci for the generation of knockouts, insertions, and point mutations in animal models. However, many mutations that have been reported in animals are small insertions or deletions. This study used the CRISPR/Cas9 system to induce large DNA fragment deletions in MSTN via three guide RNAs in sheep. This successfully achieved the precise gene editing of the ovine MSTN gene by injecting both Cas9 m RNA and sg RNAs into embryos at the one-cell stage. Of 10 edited animals, 3 animals(30%) exhibited large genomic fragment deletions(～5 kb). Furthermore, the body weights of these 3 animals were significantly different(P_00.0001, P_(15)=0.001, P_(30)=0.005, P_(60)=0.027) between lambs with large deletions and wildtype lambs. In addition, the edited lambs were also significantly different(P_00.0001, P_(15)0.0001, P_(30)=0.002, P_(60)=0.011) compared with wildtype. These results suggest that the generated MSTN knockout sheep is a reliable and effective animal model for further study. Furthermore, this method is time-and labor-saving, and efficient for the creation of animal models for agriculture, biology, and medicine. 相似文献
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The recent development of genome editing technologies has given researchers unprecedented power to alter DNA sequences at chosen genomic loci, thereby generating various genetically edited animal models. This mini-review briefly summarizes the development of major genome editing tools, focusing on the application of these tools to generate animal models in multiple species. 相似文献
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澳洲荷斯坦奶牛MOET技术研究 总被引：5，自引：2，他引：3
为了快速扩繁良种澳洲荷斯坦奶牛的核心群,对澳洲荷斯坦奶牛MOET技术进行研究。结果表明,在不同月份超数排卵处理澳洲荷斯坦奶牛获得的总胚胎数和可用胚胎数,均无显著性差异（P〉0.05）;超数排卵处理不同生理阶段的澳洲荷斯坦奶牛,获得的总胚胎数差异不显著（P〉0.05）,但经产母牛获得的可用胚胎数明显多于青年母牛（P〈0.05）;而胚龄与受体母牛发情时间的同期性研究发现,桑椹胚和早期囊胚移植到发情后第7 d的受体母牛、囊胚移植到发情后第8 d的受体母牛、扩展囊胚移植到发情后第9 d的受体母牛,均可获得较高的胚胎移植受胎率和产犊率。 相似文献
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Kawahara Y Zinshteyn B Sethupathy P Iizasa H Hatzigeorgiou AG Nishikura K 《Science (New York, N.Y.)》2007,315(5815):1137-1140
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水稻是我国重要的粮食作物之一,更是世界上30多亿人的主要食物来源。近几十年,各种病原菌、虫害、气候变化以及其他不利环境因素层出不穷,对全球粮食安全生产构成了严重威胁。对于高产抗病水稻植株的研究需求越发迫切,但传统育种手段过程繁琐复杂、效率不高,因此利用基因编辑技术推进水稻抗病育种进程成为研究重点。其中以CRISPR系统、锌指核酸酶(ZFN)、转录激活样效应因子核酸酶(TALEN)、单碱基编辑系统(BE)和引导编辑系统(PE)等为代表的技术,在对水稻进行高效定点基因编辑,在缩短育种周期,培育综合抗性强的水稻品系方面起到了较大作用,并在基因研究、作物遗传改良等方面展示出了巨大的潜力。本文对基因编辑技术的原理,基因编辑技术的发展,以及基因编辑技术在水稻抗病基因及育种研究中的应用进展进行了综述,并展望了基因编辑技术在抗病育种中的应用前景。 相似文献
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基因编辑技术及其在作物育种中的应用与安全管理 总被引：3，自引：0，他引：3
基因组编辑技术是研究基因功能和对生物体基因进行定向改造的有力工具。随着近几年CRISPR/Cas9技术的快速发展,基因组编辑技术在作物育种领域起着越来越重要的作用。介绍了ZNFs、TALENs和CRISPR/Cas9系统的原理及在作物育种领域的研究进展,重点论述了CRISPR系统相关的变体和该系统在植物基因功能研究和作物育种中的进展。同时,也论述了基因编辑作物的检测方法及不同国家和地区对基因编辑作物的监管态度,重点介绍了美国、欧盟以及我国目前的监管态度,并分析了基因编辑作物存在的问题和发展趋势。为我国基因编辑作物的研究、安全管理和商业化批准提供了参考。 相似文献
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《农业科学学报》2017,(12)
Food shortages arise more frequently owing to unpredictable crop yield losses caused by biotic and abiotic stresses. With advances in molecular biology and marker technology, a new era of molecular breeding has emerged that has greatly accelerated the pace of plant breeding. High-throughput genotyping technology and phenotyping platforms have enabled large-scale marker-trait association analysis, such as genome-wide association studies, to precisely dissect the genetic architecture of plant traits. Large-scale mapping of agronomically important quantitative trait loci, gene cloning and characterization, mining of elite alleles/haplotypes, exploitation of natural variations, and genomic selection have paved the way towards genomics-assisted breeding(GAB). With the availability of more and more informative genomic datasets, GAB would become a promising technique to expedite the breeding cycle for crop improvement. 相似文献
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The members of the ADAR (adenosine deaminase acting on RNA) gene family are involved in site-selective RNA editing that changes adenosine residues of target substrate RNAs to inosine. Analysis of staged chimeric mouse embryos with a high contribution from embryonic stem cells with a functional null allele for ADAR1 revealed a heterozygous embryonic-lethal phenotype. Most ADAR1+/- chimeric embryos died before embryonic day 14 with defects in the hematopoietic system. Our results suggest the importance of regulated levels of ADAR1 expression, which is critical for embryonic erythropoiesis in the liver. 相似文献
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甘蓝类蔬菜是中国蔬菜的重要组成部分,常规育种技术是制约甘蓝类蔬菜在产量和品质等方面的遗传改良的重要瓶颈。分子育种是提高育种效率的有效策略。为促进甘蓝类蔬菜分子育种改良,结合国内外研究进展,从高质量基因组和数据库、目标性状基因定位与克隆、分子标记辅助育种、基因编辑等方面探讨了分子育种在甘蓝类蔬菜育种实践上的应用。指出了解析控制重要农艺性状基因的调控网络是大规模种质创新的核心和关键点。认为基因编辑技术可加速推动甘蓝类蔬菜分子育种进程。最后对加强甘蓝类蔬菜分子育种的策略进行了展望,为其分子育种的深入研究提供理论依据。 相似文献