植物

玉米抗旱基因克隆和功能研究

中科院植物研究所秦峰研究組利用全球不同地區(qū)的玉米自交系組成的自然變異群體，通過全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，83個遺傳變異位點（解析至42個候選基因）與玉米苗期抗旱性顯著相關(guān)，為玉米抗旱新品種的培育提供了重要的基因資源和選擇靶點，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《自然-遺傳學》。在全球范圍內(nèi)，干旱等自然災害嚴重威脅玉米生產(chǎn)，嚴重時會造成大幅減產(chǎn)甚至絕收。因此，克隆玉米抗旱基因、改良玉米抗旱性是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需求。在抗旱性強的材料中，ZmVPP1的啟動子中含有一個長度為366-bp的DNA片段插入（InDel-379），該片段中含有3個干旱應答的MYB順式作用元件，因而提高了ZmVPP1在干旱脅迫下的表達量，從而促進根系發(fā)育、增加側(cè)根數(shù)目、提高葉片的光合速率和水分利用效率，增強玉米的抗旱能力。

ZmVPP1抗旱等位基因型能有效增強玉米苗期的抗旱性

玉米是禾本科玉蜀黍?qū)僖荒晟荼局参?/p>

植物葉綠體基因組可以全部轉(zhuǎn)錄的新機制

中科院昆明植物研究所高立志研究團隊，發(fā)現(xiàn)植物葉綠體基因組可以全部轉(zhuǎn)錄的新機制，研究論文發(fā)表于《科學報告》。葉綠體是地球上綠色植物把光能轉(zhuǎn)化為化學能、供給地球上的其它生物能量來源的重要細胞器。文章提出了一種新的葉綠體基因組雙向啟動子多重轉(zhuǎn)錄模型，即植物葉綠體基因組幾乎能夠在任意位置發(fā)生轉(zhuǎn)錄起始和終止，從而產(chǎn)生了諸多長短不一的轉(zhuǎn)錄本，其中很多轉(zhuǎn)錄本包含不完整的編碼框甚至假基因。這些轉(zhuǎn)錄本經(jīng)內(nèi)切酶和外切酶的作用，剪切掉不行使功能的序列，最終形成具有確切功能的轉(zhuǎn)錄本。葉綠體基因組的這種轉(zhuǎn)錄起始位點和終止位點隨機組合的轉(zhuǎn)錄模式，產(chǎn)生了若干相互重疊、長短各異的初始轉(zhuǎn)錄本，從而形成了研究所觀察到的葉綠體基因組全轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象。

一種被子植物中通用的雙酶切簡化基因組二代測序文庫構(gòu)建方法

中科院昆明植物研究所郭振華研究員、李德銖研究員，與中科院海洋研究所李莉研究組一起，開發(fā)出一種被子植物中通用的雙酶切簡化基因組（Modified ddRAD，簡稱MiddRAD）二代測序文庫構(gòu)建方法，研究論文發(fā)表于《植物方法》。在二代測序基礎(chǔ)上發(fā)展起來的RAD-seq技術(shù)是一項基于全基因組酶切位點的簡化基因組測序技術(shù)。由于特異性酶切位點在全基因組范圍內(nèi)廣泛分布，通過RAD-seq能夠在大多數(shù)物種內(nèi)獲得數(shù)萬至數(shù)十萬的單核苷酸多態(tài)性標記。該技術(shù)操作簡單靈活、檢測成本低、檢測通量高，特別適用于需要對大量個體進行SNP標記開發(fā)及分型的遺傳圖譜構(gòu)建、系統(tǒng)發(fā)育分析及群體遺傳學等研究。

抗癌原料藥白樺脂酸生物合成

中科院武漢植物園章焰生研究團隊，利用白樺樹的樹皮為研究材料，從中分離了控制白樺脂酸合成的關(guān)鍵細胞色素氧化酶基因，被命名為BPLO基因，研究結(jié)果發(fā)表《BMC生物技術(shù)》。白樺脂酸為五環(huán)三萜類化合物，該化合物本身以及其衍生物對多種人類癌癥疾病具有較好的治療功效，尤其是對結(jié)腸癌以及黑色瘤的抑制作用明顯。白樺脂酸在很多種植物中均有合成，但其主要來源為白樺樹的樹皮，含量約為萬分之幾數(shù)量級。中國目前每年需求白樺脂酸的量在18-20噸左右，消耗約23萬噸的白樺樹樹皮用以提取制備白樺脂酸，隨著藥物市場需求的迅猛增長，以及白樺樹資源的有限性，白樺脂酸供應鏈出現(xiàn)斷層現(xiàn)象。新研究構(gòu)建了酵母細胞人工合成途徑。

光調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的分子機理

中科院植物研究所林榮呈研究組運用分子遺傳學等手段，發(fā)現(xiàn)了兩個類Myb型轉(zhuǎn)錄因子RVE1和RVE2負責光調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的分子機理，研究結(jié)果發(fā)表在《自然-通訊》。種子休眠與萌發(fā)是兩個緊密關(guān)聯(lián)的植物生理過程，對農(nóng)作物生產(chǎn)至關(guān)重要。休眠在種子成熟過程中逐漸形成，其程度往往在新收獲的種子中達到最高，可以幫助植物度過不利的環(huán)境、防止穗發(fā)芽及“胎萌”現(xiàn)象的發(fā)生。后熟、低溫和光照等因素往往可以打破休眠、促使種子萌發(fā)，使植物開始新的生命周期。種子休眠與萌發(fā)既受內(nèi)在因素的控制，也受外界環(huán)境的調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)RVE1和RVE2是一對能同時調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的轉(zhuǎn)錄因子，揭示了phyB抑制種子休眠的機理，解析了光信號通過phyB-RVE1/RVE2-GA3ox2通路整合內(nèi)源激素代謝來調(diào)節(jié)植物早期生長發(fā)育的作用機制。

光敏色素B與RVE蛋白調(diào)節(jié)種子休眠和萌發(fā)的分子機理

種子萌發(fā)過程（圖片來自網(wǎng)絡(luò)

水稻同源重組起始研究

中科院昆遺傳與發(fā)育生物學研究所程祝寬研究組在水稻中鑒定出了一個同源重組起始因子OsMTOPVIB，OsMTOPVIB和古細菌拓撲異構(gòu)酶TopVIB具有結(jié)構(gòu)相似性，相關(guān)成果發(fā)表于《分子植物》。同源染色體重組是減數(shù)分裂的重要事件，同源染色體間的物質(zhì)交換促進遺傳多樣性的發(fā)生；重組產(chǎn)生的交叉結(jié)可以將同源染色體緊密連接在一起，保證同源染色體準確地和紡錘體連接并且確保同源染色體均等分向細胞兩極。減數(shù)分裂重組起始于DNA雙鏈斷裂（double-strand breaks， DSBs）的產(chǎn)生。目前已鑒定的重組起始蛋白在真菌、動物和植物之間并不十分保守。和古細菌一樣，水稻減數(shù)分裂DSB由TopVIA和TopVIB所形成的二聚體催化產(chǎn)生。

通過免疫調(diào)節(jié)的清除作用改善APP/PS1小鼠的認知損傷

中科院昆明植物研究所孫衛(wèi)邦研究組馬永鵬副研究員在系統(tǒng)分析前人的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合最新的研究案例，提出了群體遺傳學與生殖隔離相結(jié)合的研究思路，研究論文發(fā)表于《植物科學前沿》雜志。Homoploid hybrid speciation， HHS，稱為植物同倍體雜交物種形成。對于蟲媒傳粉的被子植物，在得到清晰的群體遺傳學證據(jù)之后，應該細致的評估和量化雜種與親本的生殖隔離強度，尤其是對于植物傳粉者敏感的花色與氣味方面。最新的研究案例顯示，天然雜交后代可以在很短的時間內(nèi)，通過花色與氣味的差異調(diào)控其與親本在傳粉者種類與偏好的差異，迅速達到與親本合子前隔離的目的，加速HHS的過程。

植物雌雄識別的分子機制

北京大學生命科學學院瞿禮嘉研究團隊在植物雌雄識別的分子機制研究中取得進展，相關(guān)成果發(fā)表于《當代生物學》。植物和動物的有性生殖過程有賴于雌雄配子之間進行有效的信號交流。花粉管（雄方）通過與雌性的孢子體組織之間的相互作用和識別，將精細胞準確地運送到胚珠的珠孔端。其中，助細胞是花粉管最先接觸的雌配子體組織，它們與花粉管之間的相互識別和信號傳遞為接受花粉管并保證雙受精的完成提供了重要保障。花粉管與助細胞的信號交流需要FERONIA受體和ENODLs的共同參與。ENODLs蛋白是植物花粉管接受過程中從雌方鑒定出來的又一個重要組分，其功能的鑒定有助于深入理解植物雌雄互作的分子機制。