植物

泛基因組分析揭示栽培稻和野生稻中基因組變異

中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所和上海師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院黃學(xué)輝教授團(tuán)隊(duì)合作，在水稻基因組復(fù)雜遺傳變異的研究中取得進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于《自然—遺傳學(xué)》。該研究繪制了栽培稻—野生稻的泛基因組圖譜，系統(tǒng)鑒定了涵蓋各類群水稻的編碼基因集，其中很多新鑒定出的基因在各類群水稻中呈現(xiàn)出豐富的“存在—缺失”變異。水稻是我國重要的糧食農(nóng)作物。亞洲栽培稻及其祖先種普通野生稻存在多種類群，分布廣泛，可以適應(yīng)多樣的生態(tài)環(huán)境和農(nóng)藝條件。水稻豐富的遺傳多樣性在馴化和現(xiàn)代育種中都發(fā)揮了重要的作用，并將成為應(yīng)對(duì)糧食需求增長和環(huán)境變化進(jìn)行品種改良的關(guān)鍵資源。

水稻各類群材料中編碼基因的系統(tǒng)鑒定和存在—缺失變異分析

來自不同水稻類群的栽培稻品種和野生稻株系

基因疊加對(duì)玉米轉(zhuǎn)錄組代謝組的影響

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所王志興課題組解析了多基因疊加對(duì)玉米轉(zhuǎn)錄組和代謝組的影響，相關(guān)論文發(fā)表于The Plant Journal?；虔B加（Gene stacking）是當(dāng)前轉(zhuǎn)基因作物研發(fā)的趨勢，即在一個(gè)植物中同時(shí)轉(zhuǎn)入兩個(gè)或兩個(gè)以上外源基因。對(duì)基因疊加的效應(yīng)評(píng)估是轉(zhuǎn)基因作物安全評(píng)估中的重要問題。該研究將2個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米材料進(jìn)行雜交后，分別對(duì)比了轉(zhuǎn)基因雜交玉米12-5×IE034和2個(gè)親本轉(zhuǎn)基因玉米以及6個(gè)常規(guī)玉米品種中的轉(zhuǎn)錄譜和代謝譜的差異。結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因玉米育種復(fù)合所帶來的基因表達(dá)和代謝物的變化數(shù)量介于常規(guī)玉米品種間的變異范圍之內(nèi)。

水稻低溫適應(yīng)性的“分子開關(guān)”

中科院植物研究所種康院士率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)水稻MADS-box轉(zhuǎn)錄因子家族OsMADS57協(xié)同其互作蛋白OsTB1，能夠調(diào)控水稻的低溫耐受性，具有平衡器官發(fā)生和防御反應(yīng)的分子開關(guān)特性，研究論文發(fā)表于New Phytologist。植物協(xié)調(diào)應(yīng)對(duì)逆境脅迫的防御反應(yīng)和器官發(fā)育的環(huán)境塑造，是植物在長期的進(jìn)化過程中適應(yīng)多變環(huán)境的基本條件。因此，植物適應(yīng)環(huán)境的分子機(jī)制是植物科學(xué)最重要的科學(xué)問題之一，也是作物分子設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。OsMADS57作為調(diào)控水稻側(cè)芽發(fā)育和低溫耐受性的分子開關(guān)，平衡水稻的生長發(fā)育和脅迫響應(yīng)的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，控制植物對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)性。

異源四倍體小麥進(jìn)化的穩(wěn)定性研究

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)陳增建教授團(tuán)隊(duì)對(duì)異源四倍體小麥進(jìn)化的穩(wěn)定性研究取得進(jìn)展，相關(guān)論文發(fā)表于The Plant Journal。四倍體硬粒小麥（AABB）和六倍體面包小麥（AABBDD）都是種間雜交和多倍化形成的。但是，只有部分種間雜交形成了新的多倍體物種。該研究發(fā)現(xiàn)兩個(gè)四倍體小麥在基因和小RNA表達(dá)、組蛋白修飾和轉(zhuǎn)座子激活方面存在很大差異。在AADD四倍體中，很多基因表達(dá)下降、與異染色質(zhì)有關(guān)的組蛋白修飾減少，導(dǎo)致很多轉(zhuǎn)座子的表達(dá)，不利于維持染色體的穩(wěn)定；而SSAA四倍體中的基因表達(dá)、染色質(zhì)和轉(zhuǎn)座子相對(duì)穩(wěn)定。SSAA演化成了自然界中的硬粒小麥（AABB），而AADD不穩(wěn)定，不能形成穩(wěn)定的四倍體小麥。

東亞植物區(qū)系形成新觀點(diǎn)

中科院昆明植物研究所孫航研究組最新研究論文發(fā)表于National Science Review。在中國—日本森林植物亞區(qū)和中國—喜馬拉雅森林植物亞區(qū)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將以古特有或孑遺植物集中分布的中國—日本森林植物亞區(qū)（華中—華東地區(qū)為核心）界定為“水杉植物區(qū)系（Metasequoia Flora）”；與之對(duì)應(yīng)，將以杜鵑屬（Rhododendron）為代表、眾多形成物種分化中心的北半球大屬集中分布的中國—喜馬拉雅森林植物亞區(qū)核心區(qū)域（橫斷山—東喜馬拉雅地區(qū)）命名為“杜鵑植物區(qū)系（Rhododendron Flora）”，客觀地反映了東亞植物區(qū)系的核心范圍。在此基礎(chǔ)上對(duì)東亞植物區(qū)系在時(shí)間和空間上的演化進(jìn)行整合分析（Meta－analysis）。

東亞植物區(qū)系的來源

棉花體胚發(fā)生調(diào)控機(jī)制研究

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院楊細(xì)燕副教授等人基于棉花團(tuán)隊(duì)早期對(duì)高效體胚發(fā)生材料YZ1的小RNA和降解組測序中鑒定到的小RNA及其靶標(biāo)基因，探討GhmiR157a/GhSPL10在棉花體細(xì)胞胚胎發(fā)生中的功能，相關(guān)論文發(fā)表于Journal of Experimental Botany。體細(xì)胞胚胎發(fā)生（SE）體系是研究組織和器官脫分化和再分化的良好模型，也是植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的重要依托，對(duì)于其機(jī)制的研究具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。microRNAs（miRNAs）是一類長度通常為19-25個(gè)核苷酸（nt）的內(nèi)源非編碼RNA，在植物生長發(fā)育、激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、逆境脅迫響應(yīng)等方面起著重要的作用。

獼猴桃多重高效基因組編輯系統(tǒng)研究

中科院華南植物園黃宏文研究員等人，建立了一種新的快速高效的成對(duì)sgRNA的Cas9雙元表達(dá)載體的構(gòu)建策略，研究論文發(fā)表于Plant Biotechnology Journal。獼猴桃為我國特有的雌雄異株多年生果樹，因其豐富的營養(yǎng)價(jià)值和獨(dú)特的風(fēng)味而成為全球性重要的新興水果。獼猴桃中PTG/Cas9系統(tǒng)的靶標(biāo)突變效率相比傳統(tǒng)的CRISPR/Cas9系統(tǒng)高出近10倍。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩種系統(tǒng)均能成功地誘導(dǎo)由G418抗性愈傷組織再生的獼猴桃幼苗白化表型。該研究在獼猴桃中建立了多重高效的PTG/Cas9基因組編輯系統(tǒng)，研究結(jié)果為在其他植物或作物中進(jìn)行基因組編輯效率的優(yōu)化提供了借鑒和指導(dǎo)。

小麥多倍體研究進(jìn)展

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院小麥研究中心辛明明等人與西北農(nóng)林科技大學(xué)等合作，將小麥多倍體研究最新成果發(fā)表于The Plant Cell。研究利用轉(zhuǎn)錄組測序，從全基因組水平上分析了二倍體小麥、四倍體小麥和六倍體小麥不同發(fā)育時(shí)期胚乳印跡基因數(shù)目、種類及其功能類別，提出了母本印跡基因主要參與了營養(yǎng)的代謝而父本印跡基因參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控。發(fā)現(xiàn)了約50%的印跡基因在小麥多倍體形成過程中表達(dá)模式具有保守性。同時(shí)，小麥多倍體形成過程中，可能由于亞組基因的互作影響了親本等位基因的表達(dá)，使得部分同源基因之間的父母本等位基因表達(dá)發(fā)生分化，從而在多倍體小麥鑒定到更多的印跡基因。