科技

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簡(jiǎn)化雜交稻制種解決方案問世

一項(xiàng)為解決在水稻雜交稻制種中不育系的包穗問題提供了很好解決方案的研究成果，近日在《植物細(xì)胞》雜志在線發(fā)表。

雜交水稻的制種過程需要兩個(gè)親本材料——雄性不育系和恢復(fù)系，然而水稻不育系常常具有“包穗”的特性，為雜交稻制種帶來很大困難。水稻最上節(jié)間特異伸長(zhǎng)突變體eui1的發(fā)現(xiàn)為育種家培育雜交水稻的高位莖節(jié)伸長(zhǎng)不育系提供了可能，eui1具有解除不育系包穗的功效，因而，也被稱為雜交水稻生產(chǎn)中除了不育系、保持系和恢復(fù)系外的第四遺傳因子。

2006年中科院儲(chǔ)成才研究組和上海生科院何祖華研究組同時(shí)克隆了EUI1基因，發(fā)現(xiàn)EUI1編碼一個(gè)細(xì)胞色素P450單加氧酶，可使具生物活性的赤霉素失活。抑制EUI1表達(dá)可提高水稻內(nèi)源赤霉素含量，從而增加其株高和穗頸長(zhǎng)。中國(guó)科學(xué)院儲(chǔ)成才研究組高少培博士進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，HD-ZIP I類轉(zhuǎn)錄因子家族中的HOX12作為轉(zhuǎn)錄激活因子，可在植物體內(nèi)與EUI1啟動(dòng)子直接結(jié)合并促進(jìn)其表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控植物內(nèi)源赤霉素的代謝和穗莖伸長(zhǎng)。HOX12表達(dá)降低的植物中EUI1基因表達(dá)量也下降，活性赤霉素含量升高并從穗中向穗上部莖節(jié)中流動(dòng)，導(dǎo)致穗莖中活性赤霉素含量增加，穗莖節(jié)變長(zhǎng)。 （科技日?qǐng)?bào)）

北大揭示植物幼苗感知土壤深度分子機(jī)制

日前，北京大學(xué)鐘上威和鄧興旺課題組發(fā)現(xiàn)植物幼苗感應(yīng)土壤中光照強(qiáng)度變化的核心功能蛋白，并揭示了出土過程中幼苗感知土壤深度變化而相應(yīng)調(diào)整其生長(zhǎng)發(fā)育的分子信號(hào)通路。相關(guān)成果發(fā)布于《現(xiàn)代生物學(xué)》。

該研究揭示了植物幼苗出土過程中感知土壤環(huán)境變化的核心功能基因與分子調(diào)控機(jī)理。研究成果加深了對(duì)幼苗出土這一自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高農(nóng)作物幼苗出土存活效率提供了理論基礎(chǔ)。

（中國(guó)科學(xué)報(bào)）

水稻基因組編輯范圍大幅拓展

近期，中國(guó)水稻研究所水稻染色體工程及基因組編輯創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過對(duì)Cas9蛋白進(jìn)行定點(diǎn)修飾，將水稻基因組內(nèi)可編輯范圍拓展到現(xiàn)有的2倍以上。相關(guān)研究在《分子植物》在線發(fā)表。

近年來，CRISPR/Cas9系統(tǒng)以其簡(jiǎn)便、高效的技術(shù)特點(diǎn)，迅速成為植物中最為廣泛使用的基因組編輯手段，為種質(zhì)資源創(chuàng)制以及基因功能研究等工作提供了極大的便利。CRISPR/Cas9系統(tǒng)在基因組上的精準(zhǔn)切割需要特異識(shí)別一段鄰近核苷酸序列(PAM)。目前植物中最為廣泛使用的SpCas9蛋白能夠識(shí)別的PAM序列局限為經(jīng)典的NGG序列，這嚴(yán)重限制了CRISPR/Cas9系統(tǒng)的可編輯范圍。為突破這個(gè)限制，科學(xué)家們?cè)趧?dòng)物及微生物中進(jìn)行了不懈的嘗試并獲得了一定的進(jìn)展，然而在植物中尚未有成功的案例報(bào)道。

該創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過定點(diǎn)突變的方法對(duì)水稻中廣泛使用的SpCas9蛋白進(jìn)行了改造，獲得了兩種Cas9 變體。通過一系列的轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)證明，兩種Cas9變體在水稻中分別可以識(shí)別NGA以及NGCG兩種PAM序列。生物信息學(xué)分析表明Cas9變體的創(chuàng)制將使得CRISPR/Cas9系統(tǒng)在水稻中可編輯范圍拓展到現(xiàn)有的2倍以上。此外，兩種變體也可以同時(shí)對(duì)多基因進(jìn)行有效的編輯，表明其與野生型Cas9一樣具備巨大的應(yīng)用潛力。因此，該工作為在水稻中進(jìn)行更廣泛的基因組編輯提供了新的可選工具。

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院網(wǎng)）

我國(guó)科技人員在國(guó)際上首次提出“環(huán)境型鑒定”概念

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所玉米分子育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)徐云碧博士在國(guó)際上首次提出了環(huán)境型(envirotype) 和環(huán)境型鑒定的概念，并對(duì)其原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述。相關(guān)論文在線發(fā)表于國(guó)際知名期刊《理論與應(yīng)用遺傳學(xué)（Theor Appl Genet）》。

“環(huán)境型鑒定”概念的倡導(dǎo)，為作物育種在內(nèi)的作物科學(xué)提供了解碼環(huán)境影響的參考技術(shù)和途徑。環(huán)境型鑒定與基因型鑒定和表現(xiàn)型鑒定一道，有望成為影響未來作物高效育種和生產(chǎn)的三大支撐技術(shù)，同時(shí)為數(shù)量遺傳學(xué)和作物模擬等領(lǐng)域如何利用海量環(huán)境型信息提出了挑戰(zhàn)。

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院網(wǎng)）