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研究發(fā)現(xiàn)褪黑素可提高植物重金屬鎘抗性

近期，中國科學院合肥物質科學研究院技術生物與農業(yè)工程研究所研究員吳麗芳課題組在研究植物對重金屬鎘抗性調控機理方面取得進展。該研究發(fā)現(xiàn)一種重要生物激素褪黑素，可顯著增加植物對重金屬鎘抗性，施用褪黑素的植物在含重金屬土壤上的長勢、產(chǎn)量等重要農藝性狀得到顯著提高。該成果為土壤重金屬污染綜合治理提供了新途徑，相關研究結果發(fā)表于國際期刊Molecules。

通過研究發(fā)現(xiàn)，植物中存在一系列褪黑素合成關鍵基因，這些基因表達水平和內源褪黑素合成受重金屬鎘脅迫后表達上調，褪黑素進一步激活內源過氧化物清除系統(tǒng)，特異性地增強APX和SOD兩種抗氧化酶表達，從而提高抗逆能力。研究還發(fā)現(xiàn)褪黑素可顯著促進植物根生長，增強植株逆境抗性。該研究對闡明新型植物激素-褪黑素在植物逆境調控上的作用具有重要意義。

（中國科學院合肥物質科學研究院）

水稻自私基因首次被發(fā)現(xiàn)

近日，《科學》在線發(fā)表了中國農業(yè)科學院和南京農業(yè)大學合作的研究成果，宣布水稻自私基因首次被發(fā)現(xiàn)，并創(chuàng)造性地運用自私基因模型揭示了水稻雜種不育現(xiàn)象。此次是首次在植物中發(fā)現(xiàn)自私基因。

自私基因是指雙親雜交后，父本或母本中能控制其自身DNA片段優(yōu)先遺傳給后代的基因。它使親本自身的遺傳信息能更多、更快地復制，并更多地傳遞給子代，其遺傳不符合孟德爾遺傳規(guī)律。萬建民院士指出，其所在團隊以亞洲栽培稻粳稻品種和南方野生稻為研究材料，系統(tǒng)解析了野生稻與栽培稻間雜種不育問題與遺傳特性。

該研究闡明了自私基因在維持植物基因組的穩(wěn)定性和促進新物種的形成中的分子機制，探討了毒性—解毒分子機制在水稻雜種不育上的普遍性，為揭示水稻秈粳亞種間雜種雌配子選擇性致死的本質提供了理論借鑒，并有助于創(chuàng)制廣親和的水稻新種質，實現(xiàn)秈粳交雜種優(yōu)勢的有效利用

（中國科學報）

水稻種植如何降低鎘

日前，四川省農業(yè)科學院土壤肥料研究所涂仕華等人在《中國農業(yè)科學》發(fā)表文章稱，結合水稻生長早期降鎘措施，在水稻抽穗-成熟期采取措施降低土壤中的鎘，就能有效降低稻米中的鎘含量。

這是因為，水稻的莖稈和根系是其鎘的主要儲存和輸出場所，籽粒中的鎘來自齊穗前各器官鎘的轉移和土壤/介質中鎘的吸收和直接運輸，抽穗后從根運送到莖稈和穗部的鎘直接進入氣生器官(除糙米以外地上部器官)，而不影響糙米中鎘的累積。

鎘是毒性最強的重金屬之一。一旦土壤受到鎘污染，就很難消除，只能在各種形態(tài)之間相互轉化、遷移或富集。鎘經(jīng)過食物鏈的傳遞進入人體并累積，會致癌、突變、致畸、動脈硬化等。

該研究在廣漢市進行，試驗田土壤為老沖積黃壤與紫色土坡積物混合物發(fā)育而成的水稻土 ，也是鎘污染土地。作者指出，水稻抽穗-成熟期是水稻鎘污染防控的關鍵時期，采取恰當?shù)霓r藝措施降低土壤中鎘的有效性以及根系吸收和向籽粒的直接運輸量，是實現(xiàn)水稻安全生產(chǎn)的關鍵。

（基因農業(yè)網(wǎng)）

華南植物園“一種高效誘導雜種檀香體細胞胚胎發(fā)生與植株再生的方法”獲發(fā)明專利

近日獲悉，由中國科學院華南植物園張新華等科研人員完成的“一種高效誘導雜種檀香體細胞胚胎發(fā)生與植株再生的方法”獲得國家發(fā)明專利授權（專利號：ZL201610038247.1）。

該發(fā)明選用優(yōu)良栽培雜種檀香幼嫩莖作為外植體，采用分次消毒程序進行外植體的表面消毒可獲得較高的成功率。消毒成功的無菌外植體在含有2，4-D的胚性愈傷組織培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，誘導出纖維狀胚性愈傷組織，再轉移到體細胞胚誘導、成熟、萌發(fā)、植株再生培養(yǎng)基上培養(yǎng)，3個月后可以獲得再生植株。繁殖周期短、數(shù)量多、穩(wěn)定性高的特點，解決了雜種檀香組織培養(yǎng)繁殖種苗中存在的繁殖效率不高的問題，將為開展雜種檀香種苗快速繁殖提供育苗技術，也可為高效的基因轉化提供再生途徑。該發(fā)明具有操作性強、繁殖效率和應用價值高等優(yōu)點。

（中國科學院網(wǎng)）

全球多個機構研究基因編輯培育優(yōu)質農作物

全球已有多家公司和數(shù)個科學家開始研究如何使用CRISPR技術為生物進行基因編輯，旨在培育更優(yōu)質的農作物。

瑞典科學家史蒂凡·詹恩森（Stefan Jansson）已開始使用這技術培育更能抵抗害蟲侵蝕的蔬菜。中國則有科研人員開始用這技術培育更能抵抗肺結核病菌感染的牛。此外，全球最大的種子公司孟山都（Monsanto）和杜邦子公司Pioneer等則希望使用上述技術培育更具韌性的農作物。

在立法管制方面，美國農業(yè)部2018年3月底發(fā)布聲明，指無意監(jiān)管使用CRISPR基因編輯技術培育的蔬菜。換言之，這類蔬菜不會受到和基因改造生物（Genetically Modified Organism）一樣的管制。

澳大利亞ABC新聞網(wǎng)站今年初則報道，經(jīng)過一年技術檢討后，衛(wèi)生部監(jiān)管官員提議政府放寬與CRISPR等基因編輯技術相關的條例，有關修改建議仍在咨詢階段。其中一項最具顛覆性的改變就是基因編輯將不會被視為“基因改造”。

（聯(lián)合早報）

研究發(fā)現(xiàn)植物免疫通路的新機制

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所周儉民研究組發(fā)現(xiàn)同源蛋白MAPKKK3和MAPKKK5同為MPK3/6途徑組份，作用于多個PRR下游。定位于胞質的類受體激酶第七亞家族（receptor-like cytoplasmic kinase subfamily VII, RLCK VII）成員，直接磷酸化MAPKKK5的Ser599，從而正調控PRR介導的MAPK激活、下游基因表達及植物的抗病性。有意思的是，激活后的MPK6能通過正反饋，進一步磷酸化MAPKKK5的Ser682和Ser692位點，由此增強MPK3/6通路的活性和抗病性。此外，MPK4級聯(lián)通路也受到類似調控。RLCKs VII成員和MPK4通過磷酸化MEKK1的Ser603位點，正調控MPK4通路的活性。該研究揭示了PRR激活MAPK級聯(lián)反應的分子機制。

該研究結果于6月6日在線發(fā)表于The Plant Cell雜志。

（中國科學院網(wǎng)）

中科院在種子植物進化關系研究中獲進展

近期，為了徹底揭示種子植物的深層進化關系，中科院植物所汪小全研究組對裸子植物所有13個科進行了轉錄組測序，結合被子植物主要支系的基因組數(shù)據(jù)，采用系統(tǒng)發(fā)育基因組學方法，利用獲得的1308個直系同源基因完全重建了種子植物五大支系間的進化關系，并探討了種子植物進化關系重建中沖突產(chǎn)生的原因。多種分析的結果高度一致，倪藤類是松科植物的姐妹群（倪藤-松假說，Gnepine hypothesis）。同時，該研究還發(fā)現(xiàn)倪藤類與被子植物的分子進化速率相似，遠高于其它種子植物，表明倪藤類與被子植物可能經(jīng)歷了相同的選擇壓。該研究還表明，倪藤類與被子植物間發(fā)生了分子趨同或同塑進化，導致了以往研究中倪藤類系統(tǒng)位置的巨大爭議。

該研究首次確立了種子植物的深層進化關系，為未來種子植物的形態(tài)和分子研究提供了進化框架。

（中國科學院網(wǎng)）

植物適應惡劣環(huán)境機制揭示

從合肥工業(yè)大學獲悉，該?？蒲腥藛T首次成功探明了功能性基因DFR1在植物面對惡劣環(huán)境時調節(jié)適應能力的機制，為提升農經(jīng)作物抗凍抗旱能力開辟了新的理論路徑。研究結果日前發(fā)表在國際著名學術期刊《細胞報告》上。

該?？蒲袌F隊在2005年首次發(fā)現(xiàn)功能性基因DFR1，并通過比對證實，該基因普遍存在于各種植物中。為探明其基因調控機制，該校食品科學與工程學院曹樹青教授課題組與劉永勝教授課題組合作，成功克隆該基因，并在模式植物擬南芥中開展了系列研究。研究證實，該基因通過調控植物細胞中脯氨酸的動態(tài)平衡，實現(xiàn)植物對各種環(huán)境脅迫的應答反應。

脯氨酸是植物細胞重要的滲透壓調節(jié)劑，參與維持膜結構和蛋白質的穩(wěn)定性，但過多積累會導致細胞生理機能受損。研究發(fā)現(xiàn)，在正常環(huán)境下，模式植物擬南芥中該基因保持極低的表達量，從而維持脯氨酸的穩(wěn)態(tài)平衡。

這一成果可大幅提升植物在惡劣環(huán)境中的存活率和生物量，在農經(jīng)作物抗逆分子育種等領域具有廣闊的應用前景。

（科技日報）