植物

甘薯起源

上海辰山植物园（中科院上海辰山植物科学研究中心）、中国科学院上海植物生理生态研究所与德国马克斯普朗克分子遗传研究所和分子植物生理研究所的科研团队合作，揭示了甘薯起源历史，研究论文发表于《自然—植物》。我国以占世界总种植面积50%的土地生产了全球80%以上的甘薯。甘薯基因组共有约4.4亿个碱基对，单组大小在700M到800M之间。在甘薯的90条染色体中，有30条染色体来源于其二倍体祖先种，另外60条染色体来源于其四倍体祖先种；约50万年前，二倍体祖先种和四倍体祖先种之间的一次种间杂交孕育了今天的重要作物。此发现解决了甘薯起源的谜题，为合理利用甘薯近源野生种提供了思路。

甘薯染色体相关信息图

泰中6号——基因组得以解析的新品种

拟南芥研究进展

北京大学生命科学学院白书农教授团队发现在拟南芥中决定生殖细胞分化的SPL基因的功能依赖于其编码蛋白的磷酸化，研究论文发表于《植物生理学》。GUS报告基因在mpk突变体的转基因植株花中表现出雄蕊和胚珠特异性。生殖细胞是遗传信息在代际传递不可或缺的载体。SPOROCYTELESS/NOZZLE（SPL/NZZ）基因过去被证明是模式植物拟南芥中二倍体生殖细胞分化中的关键调控因子。MPK3/6激酶可以通过磷酸化SPL蛋白而影响雄蕊中二倍体生殖细胞的分化。通过构建新的PSPL：GUS报告基因启动子，进一步证实了SPL基因表达的特异性，而且还提供了一个全新的研究二倍体生殖细胞分化所需的分子工具。

降低光合作用光系统天线大小可以提高叶片及冠层光合作用效率

中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所朱新广研究组建立了能有效整合光合作用分子过程、叶片乃至三维株型特征的冠层光合模型，为定量研究冠层光合效率提供了重要理论工具，研究论文发表于《植物、细胞与环境》。提高冠层光能利用效率是进一步大幅度提高作物产量的重要途径。研究发现降低光合作用光系统I和光系统II的天线大小，有利于提高叶片光化学反应效率，降低热耗散，提高叶片及冠层光合利用效率，进而有利于提高作物生物量及产量潜力。自然界中植物光合系统保存较大光合天线有利于植物叶片保存较多氮元素，同时遮荫周边植物，进而提高其在自然界的竞争能力。

猕猴桃炭疽病和黑斑病/褐斑病的致病菌

中国科学院武汉植物园钟彩虹研究组鉴定并发表两种猕猴桃炭疽病和黑斑病/褐斑病的致病菌，相关研究成果发表于《植物疾病》。中国猕猴桃栽培面积、产量和产值居世界首位，猕猴桃叶部病害的问题日益严重。通过对浙江省温州市泰顺县及贵州省六盘水市的猕猴桃病虫害情况进行周年调研，发现两地主要周年病害均为细菌性溃疡病，真菌性果实软腐病、灰斑病、褐斑病、炭疽病、黑斑病，不同季节各种病害的感病程度不同。该分析结果为泰顺及六盘水市后期病害的预测预报及综合防治提供了理论依据。同时，在病害鉴定过程中，首次发现稻黑孢菌株会引起猕猴桃黑斑病及褐斑病，胶孢炭疽病菌为猕猴桃炭疽病的主要致病菌。

植物基因组编辑研究综述

中国科学院微生物研究所邱金龙研究组、遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组合作，综述了植物基因组编辑的现状，重点关注由于植物基因组编辑的自身特点所带来的特殊挑战和机遇，介绍了新近发展出的基因组编辑工具、方法及其在植物中潜在的应用；展望了植物基因组编辑的前景和未来方向；相关论文发表于《自然—植物》。序列特异性核酸酶使得基因组编辑成为可能。CRISPR-Cas9系统自出现以来，作为可转化植物的基因组编辑工具已得到广泛应用。新开发出来的Cas9变体、新型RNA导向的核酸酶、碱基编辑系统和无DNA的CRISPR-Cas9递送方法都为植物基因组工程提供了崭新的机遇。

利用CRISPR-Cas9 RNAs和RNP进行自由的基因编辑

植物精准基因编辑策略

根瘤菌研究进展

中国农业大学生物学院陈文新院士课题组提出了“共进化的ISs”所介导的大豆根瘤菌共生匹配性的适应性进化规律，研究论文发表于The ISME Journal。根瘤菌在条件适宜的情况下可以诱导豆科植物形成根瘤，在侵染根瘤细胞后，分化为“类菌体”并固定空气中的氮气。这些被固定的氮素能够替代化学氮肥促进豆科植物生长。利用商业大豆品种对匹配菌株的选择压力，从野生型不匹配菌株的自发突变体中也获得了匹配克隆；这些起作用的ISs偏好低GC%的侧翼序列并且在T3SS所在的共生质粒 (含有结瘤和固氮基因的复制子) 上富集。该成果对根瘤菌种质资源开发利用提供了指导意义。

珍稀民族香料植物新种

中国科学院昆明植物研究所王跃虎研究组与中央民族大学龙春林团队合作，发表了胡椒科（Piperaceae）胡椒属新种——麻根Piper magen B. Q. Cheng ex C. L. Long & Jun Yang，研究论文发表于Phytotaxa。在西双版纳地区，傣族、基诺族、哈尼族群众非常喜欢一种香料植物，当地称之为“麻根”，食用其茎或叶。香料植物专家程必强先生于1986年在“滇南民族食用香料植物”一文中首次记录了“麻根 Piper sp.”，并以“香气扑鼻”和“颇新颖”表达了对麻根香味的赞美。目前，该种仅发现2个居群，且数量稀少，其在野外的生存状况岌岌可危。根据ICUN标准，该物种的濒危等级为极危，亟待开展保护研究和持续利用。

基因组研究新方法

北京林业大学计算生物学中心研究团队邬荣领等提出研究基因组结构、变异、功能与进化的新方法，研究论文发表于Trends in Plant Science。新方法构建的细胞遗传基础是由减数分裂引起的同源染色体之间的交换与重组，新的DNA变异类型产生，进一步导致新表型性状的出现。新变异产生的程度与遗传物质交换的模式与在染色体上的分布密切相关。引入多点连锁分析方法来探讨交换干扰的分布规律。利用该方法分析梅花基因重组、交换与交换干扰，发现梅花基因组在自然与人工选择下趋向于产生广泛分布的遗传干扰现象，具有很强的对环境变迁的适应能力。发现的几个关键染色体遗传干扰片段对于研究物种进化与选择育种具有重要作用。