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鹽堿地水稻“逆”生長基因破譯

在耕地資源日趨緊張的背景下，如何將鹽堿地變高產(chǎn)糧田，成為當(dāng)下農(nóng)業(yè)科學(xué)家研究的熱點(diǎn)方向之一。湖南大學(xué)劉選明教授研究團(tuán)隊破譯出一個能降低土地鹽堿化對水稻產(chǎn)量影響的新基因STRK1，并揭示了其分子作用機(jī)制，為進(jìn)一步解析植物耐鹽的分子機(jī)制奠定了重要基礎(chǔ)，并提供了耐鹽特征性分子標(biāo)記。成果日前發(fā)表于國際植物學(xué)期刊《植物細(xì)胞》，并被該雜志作為亮點(diǎn)推薦，認(rèn)為有望為水稻耐鹽品種選育提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

據(jù)悉，目前全球有9.5億公頃鹽堿地，其中我國約有1億公頃。同時，因氣候變暖等因素，還有約20%的灌溉農(nóng)田面積被鹽堿化，影響作物產(chǎn)量?！皩Ω丁丙}堿地，成難題。想要在鹽堿地種水稻并高產(chǎn)，則更為困難。團(tuán)隊成員林建中副教授介紹，水稻尤喜甜土性，這使其易受高鹽環(huán)境產(chǎn)生的高滲透影響，進(jìn)而導(dǎo)致水稻減產(chǎn)或死亡。要讓水稻在此環(huán)境中“逆”生長，必須提高水稻耐鹽性。

團(tuán)隊經(jīng)近5年研究，成功篩選、鑒定出一個可提高水稻耐鹽性的基因STRK1。其轉(zhuǎn)基因株系在正常條件下與普通水稻無區(qū)別，但在高鹽滲透條件下，卻能明顯提高水稻耐鹽性和產(chǎn)量。團(tuán)隊還進(jìn)一步探究了該基因提高水稻耐鹽性的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其在受高鹽滲透后可發(fā)生自磷酸化，并通過磷酸化與其相互作用的過氧化氫酶C的210位的酪氨酸殘基，顯著提高過氧化氫酶活性，從而將過量有害的過氧化氫分解為水和氧氣，降低高鹽滲透造成的傷害。

（科技網(wǎng)）

中國農(nóng)科院與河南農(nóng)大解析玉米籽粒發(fā)育新機(jī)制

近日，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員李文學(xué)和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授湯繼華領(lǐng)銜的協(xié)作團(tuán)隊在玉米籽粒發(fā)育的研究中取得重要進(jìn)展，揭示了Urb2 基因在玉米籽粒發(fā)育中的關(guān)鍵作用及其調(diào)控機(jī)制。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《新植物學(xué)家》上。

（科學(xué)網(wǎng)）

黃瓜根系分泌物釋放特性研究取得進(jìn)展

根系分泌物是植物根系釋放到根際環(huán)境中的有機(jī)物質(zhì)的總稱，占分配到植物地下部總碳量的15%到25%，屬土壤微生物易于分解的、可直接利用的碳源，是植物、土壤和微生物三者間的橋梁，在土壤結(jié)構(gòu)形成、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、植物養(yǎng)分吸收、土壤微生物分布、環(huán)境污染修復(fù)等方面起著重要作用。根系分泌物在土壤中會迅速被微生物降解，同時根系分泌物本身含量較低、組分復(fù)雜，迫切需要建立可行、高效、穩(wěn)定的根系分泌物收集、分離純化和鑒定方法，以支撐根際研究。

此前，中國科學(xué)院南京土壤研究所段增強(qiáng)課題組改進(jìn)設(shè)計了一套根系分泌物自動循環(huán)收集裝置，并研究了其對植物根系分泌物的吸收效率。

近期，該課題組利用上述方法開展了關(guān)于大氣CO2濃度和氮水平對黃瓜根系分泌物中糖類、有機(jī)酸和氨基酸分泌量影響的研究。CO2濃度和氮水平可通過影響黃瓜的碳、氮代謝直接影響黃瓜根系分泌物的單株分泌量，也可通過改變根系形貌間接影響黃瓜根系分泌物。相關(guān)性分析表明，只有葡萄糖、果糖和蔗糖三種糖類以及草酸在根系分泌物的分泌量與其在根系中含量成弱的正相關(guān)關(guān)系。與根系形貌參數(shù)之間的相關(guān)性分析表明，三種糖類分泌量與根系表面積相關(guān)性最高，而三種有機(jī)酸和四種氨基酸分泌量與根尖數(shù)相關(guān)性最高。推測植物主要是利用根系分泌糖類為根際微生物提供碳源與能量以換取微生物對土壤有機(jī)氮的礦化獲取無機(jī)氮，因此在大氣CO2濃度升高和缺氮條件下，更多的糖類分配到植物根系，在整個根系通過擴(kuò)散的方式分泌；植物往往在缺磷、缺鐵或有害金屬離子毒害條件下的逆境中作出防御，而植物根尖是最先感受到逆境，也是受毒害最重的區(qū)域，因此有機(jī)酸與其根內(nèi)含量相關(guān)性不大，主要在植物根尖通過主動運(yùn)輸方式分泌；氨基酸也是植物所需的氮源，因此根系分泌的氨基酸有90%又被植物根系重新吸收，其作用可能是與根際微生物交換氨基酸或作為信號物質(zhì)，因此其分泌位置主要在根尖依賴主動運(yùn)輸。相關(guān)研究成果發(fā)表在Plant and Soil上。

（工人日報）

深圳科學(xué)家成功破解墨蘭基因

2017年1月，廣東省農(nóng)科院、深圳市蘭科植物保護(hù)研究中心、華南師范大學(xué)等單位聯(lián)合組成攻關(guān)團(tuán)隊，啟動了廣東省自然科學(xué)基金研究團(tuán)隊項目“墨蘭基因組項目”。這一重大研究計劃在世界上率先對墨蘭進(jìn)行全基因組測序和生物信息分析，同時對相關(guān)種類的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行測序和分析。

成功繪制了墨蘭基因組的物理圖譜(Hi-C)，分析結(jié)果顯示墨蘭染色體數(shù)目為2N=2X=40，基因組大小為4.25G，雜合度約1.5%，重復(fù)序列80%，屬于高雜合復(fù)雜基因組。預(yù)測的蛋白編碼基因數(shù)量29895個。

科學(xué)家們通過對墨蘭基因組的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合最前沿的RNA測序技術(shù)等分子生物學(xué)手段，可以找出國蘭進(jìn)化中經(jīng)歷的關(guān)鍵事件，從而解析國蘭形態(tài)的進(jìn)化歷程，解碼國蘭形態(tài)多變的奧秘。

（南方網(wǎng)）

研究發(fā)現(xiàn)控制水稻粒長粒重數(shù)量性狀新位點(diǎn)

近期，中國水稻研究所與中國科學(xué)院植物研究所合作，用我國高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)主栽秈型品種“黃華占”與大粒粳型品種“吉資1560”構(gòu)建重組自交系分析控制粒形和粒重的數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL），在第3染色體末端發(fā)現(xiàn)一個控制水稻粒長和粒重的主效QTL TGW3。相關(guān)研究成果于近日在線發(fā)表于《分子植物》雜志上。

粒形、粒重是決定水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要農(nóng)藝性狀?？刂屏Ｐ巍⒘Ｖ豎TL的自然變異是水稻品種粒形、粒重遺傳多樣性的重要來源。發(fā)現(xiàn)與功能解析控制水稻粒形、粒重的QTL是分子設(shè)計育種精準(zhǔn)調(diào)控粒重、形成新品種產(chǎn)量因子最佳組合的關(guān)鍵。研究人員通過技術(shù)手段成功分離了TGW3基因，該基因編碼一個類似于GSK3/SHAGGY的激酶。相關(guān)技術(shù)手段驗(yàn)證結(jié)果表明TGW3是個谷粒大小的負(fù)向調(diào)節(jié)因子，通過增加穎殼細(xì)胞大小、減少細(xì)胞數(shù)目，從而使穎殼變長，谷粒變大、變重。該項研究深入揭示了水稻粒型粒重形成的分子機(jī)制，為水稻育種精準(zhǔn)調(diào)控粒重提供了很好的基因資源。

（中國水稻信息網(wǎng)）

基因工程技術(shù)可使作物所需水分減少25%

科學(xué)家們透露，在作物中過度表達(dá)單一蛋白質(zhì)的簡單基因調(diào)整可能會導(dǎo)致植物需要的水分減少25%，但這不會影響植物的常規(guī)產(chǎn)量?？茖W(xué)家希望這項突破性研究將帶來新一代的節(jié)水農(nóng)業(yè)，幫助受干旱和氣候變化的困擾地區(qū)種植更多糧食。

來自伊利諾斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個國際科學(xué)家小組的研究發(fā)現(xiàn)，可以增加一種名為Photosystem II Subunit S（PsbS）的特定蛋白質(zhì)，迫使植物部分關(guān)閉其氣孔。氣孔是二氧化碳或氧氣出入的門戶，有助于調(diào)節(jié)光合作用。

科學(xué)家最初的假設(shè)是，通過限制氣孔打開，植物不會通過蒸騰損失更多的水分，并且隨后不需要盡可能多的水分生長。然而研究人員懷疑植物在減少氣孔打開的同時仍然可以吸收所需的二氧化碳。

這個假設(shè)在煙草作物中進(jìn)行了測試，結(jié)果令人難以置信。通過增加PsbS表達(dá)，氣孔開口減少，進(jìn)入植物的二氧化碳與水逸出的比率提高了25%。這實(shí)際上意味著植物將需要少25%的水來達(dá)到相同的光合速率。實(shí)驗(yàn)還表明，采用基因工程技術(shù)改造的植物和未改造植物之間的總產(chǎn)量或大小沒有顯著差異。該研究發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。

（科學(xué)探索）

中國農(nóng)科院揭示水稻先天免疫新機(jī)制

日前，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所植物抗病功能基因研究組揭示了水稻等單子葉植物特有的SD-1類型受體激酶在細(xì)胞死亡和水稻先天免疫反應(yīng)中的調(diào)控機(jī)制。該研究為水稻廣譜抗病分子育種提供了新的理論切入點(diǎn)。相關(guān)研究成果在《細(xì)胞—宿主與微生物（Cell Host & Microbe）》上發(fā)表。

植物類病斑突變體往往可以增強(qiáng)植物的廣譜抗病性，對研究植物的先天免疫機(jī)制和創(chuàng)制新的廣譜抗病材料具有重要意義。王國梁研究員團(tuán)隊長期從事水稻抗病性遺傳學(xué)研究，前期研究中鑒定到一個類病斑突變體spl11，該突變體顯著增強(qiáng)了對稻瘟病和白葉枯病的抗耐性，圖位克隆結(jié)果顯示SPL11編碼U-Box類型泛素連接酶。

（中國農(nóng)科院網(wǎng)）