【一万年太久,只争朝夕:异源四倍体野生稻快速从头驯化获得新突破】
一株自生自灭的野生稻成为农民伯伯手中的粮食,需要多久?

“一般来说,可能需要经历7000年到1万年。”中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋告诉《中国科学报》。

该过程也被称为“驯化”,它是人类农业起源和定居的重要标志之一。显然,面对快速增长的世界人口、不断变化的全球环境气候,如此久的驯化时间不可能满足现实需求。

为解决这一难题,中国科学院种子创新研究院/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队,首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略,旨在最终培育出新型多倍体水稻作物,从而大幅提升粮食产量并增加环境变化适应性。相关研究成果2月4日发表于《细胞》。论文传送门:https://t.cn/A65Rh1ri

△ 应对危机 创造新主粮

联合国粮农组织报告指出,到2050年,全球粮食生产应在目前的基础上增加50%才能满足人口增长的需求。与此同时,近年来世界气候变化加剧,全球变暖、极端天气频发都给粮食安全带来了巨大挑战。如何进一步提高作物单产是亟待解决的严峻问题。

水稻是世界最主要的粮食作物之一,为全世界一半以上的人口提供主粮。虽然我国已在水稻育种中取得了卓越成就,但仍然迫切需要新策略来应对未来挑战。

中国科学院遗传与发育生物学研究所副研究员、论文第一作者和共同通讯作者余泓表示,对于植物来说,多倍化是其进化的重要机制。

当前田间的栽培稻由“祖先”二倍体野生稻经过数千年的人工驯化而来,驯化过程在改良其重要农艺性状的同时,也造成了遗传多样性的大量减少、优势基因资源的缺失。

过去研究发现,除了二倍体栽培稻,稻属还有其他25种野生植物,按照基因组特征又可以分成11类,包括6类二倍体基因组和5类四倍体基因组。

其中,CCDD基因组异源四倍体野生稻将CC基因组水稻和DD基因组水稻的两套完整二倍体染色体进行了融合,有天然的杂种优势。此外,还具有生物量大、环境适应能力强等优势。

不过,异源四倍体野生稻同时也具有非驯化特征的缺点,无法作为可被人类利用的作物进行农业生产。“如果我们对异源四倍体野生稻进行‘改造’,让它变成我们理想的作物品种,将驯化时间从成千上万年缩短到几年或十几年,那将是一个创造新主粮作物的壮举。”李家洋说。

基于此,李家洋近年来提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化策略,带领团队从异源四倍体野生稻入手,破解其快速从头驯化的技术瓶颈,探索创制新作物的可行路线。

△ 从头驯化 突破技术难关

李家洋提出的异源四倍体野生稻快速从头驯化策略“蓝图”一共分为四个阶段。第一阶段,是在全球范围内收集并筛选综合性状最佳的异源四倍体野生稻底盘种质资源。

他们通过与国内外同行合作、整理已有的种质资源,确定了具有最大生物量及最强胁迫抗性的目标材料“CCDD型”,一共收集了28份异源四倍体野生稻资源,并通过对组培再生能力、基因组杂合度及田间综合性状等进行系统考察,筛选出一份高秆野生稻资源作为后续研究的基础,并将其命名为多倍体水稻1号 (简称PPR1)。

研究表明,PPR1的生物量极大,株高可达2.7米,穗长可达48厘米,叶宽可达5厘米,但它也具备典型的未经过驯化特征,如稀穗、粒小(栽培稻的1/3)、芒长(大于4厘米)等。

“要在过去原始野生稻的基础上,对它的基因进行一些精准改造,这是一条全世界都没采用过的全新技术路线,需要突破很多技术难关。”李家洋告诉《中国科学报》。

在第二阶段,研究团队历时近4年时间突破了三大技术瓶颈,建立野生稻快速从头驯化技术体系,包括高质量参考基因组的绘制和基因功能注释、高效遗传转化体系和高效基因组编辑技术体系。

通过该团队的不懈努力,PPR1遗传转化效率可达到80%,转化苗再生效率最高达40%以上。研究人员利用最新的测序技术及基因组组装策略,组装完成了首个异源四倍体水稻参考基因组,该基因组大小为894.6Mb,是栽培稻的两倍左右,共注释出了81000多个高可信度基因,并进一步系统分析了四倍体水稻的基因组特征。

功能基因组的解析为下一步对重要农业性状进行快速驯化打下了坚实基础。第三阶段——品种分子设计与快速驯化,包括重要农艺性状基因注释及基于基因组信息的品种分子设计、重要农艺性状基因的功能验证、多基因编辑和聚合以及田间综合性状评估等。

研究人员还进一步验证了这一设想的可行性,他们注释了栽培稻中10个驯化基因及113个重要农艺性状基因在异源四倍体野生稻中的同源基因,系统分析其同源性,并进一步对PPR1中控制落粒性、芒长、株高、粒长、茎秆粗度及生育期的同源基因进行了基因编辑,成功创制了落粒性降低、芒长变短、株高降低、粒长变长、茎秆变粗、抽穗时间不同程度缩短的各种基因编辑材料。

“这一系列结果最终证明我们提出的新策略是高度可行的。”余泓说。而下一个阶段,就是按照该路线完全实现新型水稻作物的创制,并进行生产应用。

△ 合作共享 共迎新挑战

审稿人认为,本研究对未来应对粮食危机提出了一种新的可行策略,是该领域的一项重大突破性进展,未来四倍体水稻新作物的成功培育,有望给世界粮食生产带来颠覆性的革命。

在同行们看来,这是一项技术难度大、复杂程度高的系统性工程,为未来其他动植物的快速驯化提供了技术路线参考,有着重要的科学意义。

李家洋长期从事水稻高产优质性状形成的分子机理研究,引领作物高效精准的设计育种,带领中国水稻育种科研走在国际前列,为保障粮食安全作出杰出贡献。而突破性成果频出,离不开李家洋培养的一支优秀团队。

“就该研究而言,我们现在只是做到了第三阶段的一半,接下来,我们会解析更多的基因,直到最后创制一个真正的新的优质品种或超级品种,放到不同区域,甚至不同国家试种。”李家洋坦承,“还有很多难题待破解,也是时候跟科学界共享,与大家一起努力完成这个创举。”
https://t.cn/A65Rh1rf

#闪耀暖暖[超话]#之前在微博看到有人说狗叠从发那个智障绽放公告的时候,就已经准备好了小作文因为微博数量一直都是1148,然后又变成1149了大概是准备了新的小论文没发,然后半夜跟共号姐妹一起吐槽,两点的时候去看了下微博数量又变成1148了,小论文删了,现在又成了1149,哦豁,这是看风向重新写了小论文???

治疗老年痛症的独特经验

转载

一唐老军医

邱志济先生致力中医临床研究35载,成果累累,擅长治疗肝病,痹证及各种疑难杂病,力主医必有用于世,已公开发表有创新成果的临床特色论文108篇,对老年痹证的治疗亦有独到之处,今略举案例,以探其用药经验。

1、治老年双膝关节久痛,注重益阴和阳
潘某,女,83岁,1996年10月2日诊,自述双膝关节痹痛,屈伸不利年余,刻下行走困难,夜重日轻,影响睡眠,并夹有胃疾,胃脘常有痰饮,背部发寒,少气无力,纳差便秘。X光摄片有骨质退行性关节炎,中西医屡治未效。检查:膝关节皮色不变,稍有肿胀,触之不热,舌红,苔白腻,脉弦细。家父诊为营血亏虚,经脉失养,不荣则痛。拟益阴和阳兼顾胃疾痰饮,方用仲景“芍药甘草附子汤”、“苓桂术甘汤”合局方“二陈汤”加味,

药用生白芍30g、生甘草10g、黑附片10g、茯苓15g、桂枝15g、炒白术15g、陈皮10g、旱半夏10g、羌活6g、山茱萸10g,

水煎服,服药一剂,膝痛显减,服5剂后,诸证全除,嘱继服5剂,以巩固疗效,追访一年无复发。

按:年老体弱,气血亏虚,肝阴不足,寒湿乘虚侵入膝关节经络,壅阻气血,久则痰瘀胶结,筋脉失养,加之激素、骨质增生片等中西杂药乱投,阴阳失调,虚实夹杂。家父大量的临床实践证明,一定剂量的白芍、甘草、附子配伍桂枝、羌活、山萸肉,组成益阴和阳之剂,能迅速消除膝关节骨质退行性,炎证性的病变,最适合年老体弱,不营则痛之证。方中白芍养肝调肝之要药,肝不足者用之可补,肝有余者用之可抑,总使肝之疏泄正常。张锡纯云:“白芍能补能泻,能收能散,能柔能疏,能敛能利,能治坚积、血痹、久痛、大小便不利”。然白芍临床应用虽范围甚广,但要充分发挥其治疗作用,正确辨证用药是前提,剂量、配伍是取效关键。方中苓桂术甘汤和二陈汤均为胃疾痰饮夹杂而加,乃化气行水扶正祛邪,降逆气,散结气,除痰饮,安脾胃之方。苓桂二药,在伤寒金匮方中,各不下数十方;茯苓能渗能补,能利水湿,能起阴气;桂枝性温煦,可内可外,可上可下,可气可血,可通可补,运用尤广。合“二陈汤”可以理气,可以除痰,气降痰自出,气化痰自豁。《本经》载山茱萸有逐寒湿痹痛之功。羌活散肌表诸风邪,理周身百结之痛,且芳香雄烈,能上行于头,下行于足,遍达肢体。更因患者胃有痰饮夹证,背部恶寒,乃太阳经脉和任督不得温煦,羌活助桂枝宣通任督,温煦太阳经脉,对痰饮背寒颇有效验。诸药组合,和而不烈,刚而不燥,乃治疗老年下肢关节久痹,恰到好处之妙剂。历年来家父以此法加减治愈老年下肢久痛案,不下百例,均收一剂知,数剂愈之效。
2、治老年顽固胁痛,注重温宣内解
梅某,女,60岁,1991年3月5日初诊,患者患慢肝并胃疾多年,左胁下疼痛已有3年,时作时止,饮食不节或食生冷后胁痛加剧,中西药屡治未效,大便数日一行,曾常服黄硝、番泻叶及通便西药,非但无效,反致胁痛加剧。舌淡白薄苔,脉象沉弦,家父辨为寒瘀凝结脾胃和胁部,致肝脾经气不通,拟温宣内解,方用金匮“大黄附子汤”加味,药用生大黄6g、黑附片20g、北细辛6g、片姜黄15g 。水煎服,服药一剂,胁痛大减,3剂后,胁痛如失,大便日日畅通,追访一年无复发。

按:肝脾病之顽固胁痛,按常法治疗,久不获效,临床屡见不鲜,家父注重温宣内解,乃另辟治疗胁痛之一途。寒瘀痼闭凝结,经气、脏腑不通,苟非温药,何以消阴霾而开坚结。家父选用“大黄附子汤”加广姜黄方简效宏,灵活变通寓于其中。方中重用北细辛乃借其辛润宣通之力大,重用附子,少用大黄乃防年老正虚泻实之中有碍逐寒兴阳之弊。加姜黄乃取其“破血立通,下气最速”之说,四药共奏温宣内解之功,此法乃变承气寒下之法为温下,仲师用细辛代枳朴是因宣通之力,枳朴不如细辛。家父仿仲师之法加片姜黄,更增原方功效和用途,历年来以此方治愈顽固胁痛,顽固胃痛,长期便秘举不胜举,方简,价廉,效宏,尤对老年患者,颇为合拍。
3、治老年足跟痛,通络活血,专主外治
刘某,男,68岁,1993年10月15日初诊,自述左足跟底疼痛3月余,行走时疼痛难忍,坐卧稍缓,经两家医院X光摄片,诊为跟骨骨质退行性改变、骨刺增生。西药治疗3个月无效,因忌手术,求诊家父。检查:下肢踝关节及足跟底未见异常,舌淡,白薄苔,脉弦细涩。家父诊为高年肝肾亏损,气血不足,阴阳失调,致足底部经骨失养,气血痰瘀壅阻,因高年厌吃汤药家父即拟外治之法,药用:生川乌60g、生白芍100g、生甘草30g、生南星60g ,食用醋500克。醋水同煎约取1500毫升,放脚盆浸足,日2次,一剂用2天,浸2日后,疼痛大好转,再浸2日,足跟痛消失,追访两年无复发。

按:足跟痛,今多受骨刺增生之囿,手术治疗,劳命伤财,尤其是老年人忌手术,厌汤药,外治之法廉验合拍,中医学认为外治在表可直达脏腑,外治局部,可通达全身,与内治比较,并无根本的差异,只是给药的途径不同而已,实践证明,不仅外病外治有佳效,而内病外治亦多有良效,尤其是对使用峻猛或剧毒中药,顾忌和谈虎色变之忧较少。方中所用之生川乌,生南星减其剂量,家父用于年龄较轻,体质较好之足跟痛患者,曾多内服,取效颇速。本方亦取仲景“芍药甘草附子汤”只是附子


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