水稻花粉萌發(fā)孔發(fā)育新機(jī)制

水稻花粉萌發(fā)孔發(fā)育新機(jī)制

上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院梁婉琪研究組在植物花粉發(fā)育研究中取得新進(jìn)展，證明水稻中的凝集素受體激酶OsDAF1（DEFECTIVE IN APERTURE FORMATION1）和未知功能蛋白OsINP1相互作用共同決定單子葉水稻花粉萌發(fā)孔的形成和發(fā)育模式。研究論文發(fā)表于Nature Plants。該研究首次報(bào)道了導(dǎo)致不同物種花粉萌發(fā)孔形態(tài)差異的重要因素，為揭示谷類(lèi)糧食作物花粉發(fā)育過(guò)程中花粉的表面模式形成、萌發(fā)孔極性建立的分子機(jī)制提供了新線索。花粉是開(kāi)花植物的雄配子體，在植物有性生殖、物種繁衍以及糧食生產(chǎn)中扮演重要角色。水稻、玉米、小麥等禾本科的糧食作物具有類(lèi)似的花粉萌發(fā)孔的形態(tài)。

水生植物蓮的基因組進(jìn)化研究

中國(guó)科學(xué)院武漢植物園王青鋒研究員、陳進(jìn)明研究員等與合作者對(duì)蓮基因組古倍化進(jìn)行了深入研究。研究論文發(fā)表于Molecular Biology and Evolution。研究發(fā)現(xiàn)蓮各類(lèi)基因在古多倍化后的不同命運(yùn)（如恢復(fù)單拷貝、全基因組復(fù)制遺留、持續(xù)小規(guī)模復(fù)制等）主要是由于功能層面的差異導(dǎo)致，主要反映在它們的表達(dá)調(diào)控、甲基化模式、蛋白互作網(wǎng)絡(luò)、功能富集等方面的顯著差異，并揭示這些差異化的功能約束對(duì)各類(lèi)基因的微觀進(jìn)化（如群體核苷酸多樣性、插入缺失頻率）及宏觀進(jìn)化（物種間直系同源基因拷貝數(shù)變化）有重要的影響。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)蓮的古多倍化存在亞基因顯性現(xiàn)象，認(rèn)為蓮可能曾是古老的異源四倍體。

農(nóng)作物廣譜抗病的分子機(jī)制與育種策略綜述

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心何祖華研究組和美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所王國(guó)梁教授等受邀撰寫(xiě)綜述文章，對(duì)不同作物已克隆廣譜抗病基因的功能、廣譜抗病的分子機(jī)制、廣譜抗病分子育種策略等進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并提出未來(lái)作物廣譜抗病育種可能遇到的挑戰(zhàn)及解決辦法。該論文發(fā)表于Annual Review of Plant Biology。植物在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)受到不同病原微生物的侵染，在與病原菌的長(zhǎng)期的斗爭(zhēng)過(guò)程中，進(jìn)化出一套先天免疫系統(tǒng)來(lái)抵抗病原菌的入侵。植物先天免疫系統(tǒng)主要包括兩層免疫反應(yīng)：（1）PTI（PAMPs-triggered immunity）；（2）ETI （Effector-triggered immunity）。

植物轉(zhuǎn)亞硝基化酶被發(fā)現(xiàn)

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室左建儒研究組與合作者最近發(fā)現(xiàn)了植物特異的轉(zhuǎn)亞硝基化酶。研究論文發(fā)表于Developmental Cell。之前，科學(xué)家在動(dòng)物和大腸桿菌已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)迥異的轉(zhuǎn)亞硝基化酶。在植物中，尚未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)亞硝基化酶。該研究發(fā)現(xiàn)擬南芥gsnor1突變體的抑制子突變ROG1介導(dǎo)GSNOR1的亞硝基化修飾導(dǎo)致其通過(guò)自噬途徑被降解，從而形成一個(gè)正反饋環(huán)調(diào)控NO信號(hào)通路。ROG1即為過(guò)氧化氫酶CAT3（catalase 3）。對(duì)水稻ROG1-like蛋白（OsCATA）和CAT2-like蛋白（OsCATC）的特異性酶活分析得出相似的結(jié)論，表明這是植物中一種高度保守的機(jī)制。

假蜜腺形成機(jī)制和生態(tài)功能研究

中國(guó)科學(xué)院植物研究所孔宏智研究組在假蜜腺形成機(jī)制和生態(tài)功能研究中取得新進(jìn)展。研究論文發(fā)表于Nature Communications。研究發(fā)現(xiàn)，假蜜腺是一類(lèi)微小的半球形突起結(jié)構(gòu)，表面覆蓋有緊密排列的非分泌性表皮細(xì)胞，在紫外光和蜜蜂視覺(jué)下具有反光屬性；假蜜腺突起結(jié)構(gòu)的形成和光學(xué)屬性的獲得與細(xì)胞分裂、葉綠體發(fā)育及蠟質(zhì)形成相關(guān)基因的特異表達(dá)密切相關(guān)；背性基因NidaYAB5的異位表達(dá)是假蜜腺形成的關(guān)鍵，其表達(dá)下調(diào)會(huì)導(dǎo)致假蜜腺完全消失。通過(guò)對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)傳粉者在缺少假蜜腺的花上的訪問(wèn)頻率和訪花時(shí)間均顯著降低，訪花行為也發(fā)生了明顯改變，這表明假蜜腺具有視覺(jué)吸引和蜜導(dǎo)的作用。

溫帶闊葉樹(shù)和針葉樹(shù)通過(guò)不同的資源配置策略達(dá)到相似的功能平衡

中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園生理生態(tài)研究組與合作團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)白山利用林冠塔吊通過(guò)采集當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)的14個(gè)闊葉及針葉樹(shù)種的冠層枝條，系統(tǒng)開(kāi)展了兩者的比較解剖學(xué)研究。研究成果發(fā)表于Tree Physiology。研究發(fā)現(xiàn)在相似葉面積投入下，針葉樹(shù)種會(huì)投入更多資源用以構(gòu)建更大的木質(zhì)部面積，通過(guò)增加管胞面積減小射線細(xì)胞面積從而補(bǔ)償針葉樹(shù)種較低的導(dǎo)水率。同時(shí)，同等的葉面積下，針葉和闊葉樹(shù)種的韌皮部面積相似，表明兩者的糖分傳輸能力相當(dāng)。這就說(shuō)明針葉樹(shù)種以快速消耗碳資源為主，減少碳儲(chǔ)存的方式達(dá)到和闊葉樹(shù)種相似的生長(zhǎng)速率，從而達(dá)到共生。

菌根起源基因參與苔蘚干細(xì)胞與配子體發(fā)育

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所黃錦嶺研究員、孫航研究員等與合作者揭示了菌根起源基因參與苔蘚干細(xì)胞與配子體發(fā)育。研究論文發(fā)表于Nature Communications。菌根共生是一種古老而廣泛存在于陸生植物與真菌之間的互惠共生關(guān)系。文章揭示了從菌根類(lèi)真菌轉(zhuǎn)移來(lái)的PpMACRO2基因通過(guò)ADP-核糖基化作用影響其他類(lèi)型的表觀修飾機(jī)制（甲基化、乙?；?，進(jìn)而調(diào)控與發(fā)育相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子AP2和Homeobox，最終參與干細(xì)胞及三維生長(zhǎng)的配子體發(fā)育。該研究結(jié)果也表明菌根類(lèi)真菌與植物之間的基因轉(zhuǎn)移在陸生植物重要性狀起源和演化方面發(fā)揮了重要作用。

葉綠體DNA重組修復(fù)的分子機(jī)制被揭示

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究團(tuán)隊(duì)殷平教授等與合作者解析了植物葉綠體Holliday junction（HJ）解離酶序列特異性識(shí)別和切割DNA的分子機(jī)制。研究論文發(fā)表于Nature Communications。HJ是由英國(guó)生物學(xué)家Robin Holliday提出的DNA分子間的十字交叉結(jié)構(gòu)，是同源重組過(guò)程中一類(lèi)重要的DNA中間體，其對(duì)于DNA損傷修復(fù)及保持物種遺傳多樣性等具有重要意義。文章解析了植物葉綠體HJ解離酶MOC1單體以及結(jié)合HJ的復(fù)合體的晶體結(jié)構(gòu)。鑒定了一個(gè)重要的DNA堿基識(shí)別環(huán)（base recognition loop）。從分子水平上對(duì)于HJ解離酶序列特異性切割HJ的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了解答。