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研究发现褪黑素可提高植物重金属镉抗性

近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所研究员吴丽芳课题组在研究植物对重金属镉抗性调控机理方面取得进展。该研究发现一种重要生物激素褪黑素，可显著增加植物对重金属镉抗性，施用褪黑素的植物在含重金属土壤上的长势、产量等重要农艺性状得到显著提高。该成果为土壤重金属污染综合治理提供了新途径，相关研究结果发表于国际期刊Molecules。

通过研究发现，植物中存在一系列褪黑素合成关键基因，这些基因表达水平和内源褪黑素合成受重金属镉胁迫后表达上调，褪黑素进一步激活内源过氧化物清除系统，特异性地增强APX和SOD两种抗氧化酶表达，从而提高抗逆能力。研究还发现褪黑素可显著促进植物根生长，增强植株逆境抗性。该研究对阐明新型植物激素-褪黑素在植物逆境调控上的作用具有重要意义。

（中国科学院合肥物质科学研究院）

水稻自私基因首次被发现

近日，《科学》在线发表了中国农业科学院和南京农业大学合作的研究成果，宣布水稻自私基因首次被发现，并创造性地运用自私基因模型揭示了水稻杂种不育现象。此次是首次在植物中发现自私基因。

自私基因是指双亲杂交后，父本或母本中能控制其自身DNA片段优先遗传给后代的基因。它使亲本自身的遗传信息能更多、更快地复制，并更多地传递给子代，其遗传不符合孟德尔遗传规律。万建民院士指出，其所在团队以亚洲栽培稻粳稻品种和南方野生稻为研究材料，系统解析了野生稻与栽培稻间杂种不育问题与遗传特性。

该研究阐明了自私基因在维持植物基因组的稳定性和促进新物种的形成中的分子机制，探讨了毒性—解毒分子机制在水稻杂种不育上的普遍性，为揭示水稻籼粳亚种间杂种雌配子选择性致死的本质提供了理论借鉴，并有助于创制广亲和的水稻新种质，实现籼粳交杂种优势的有效利用

（中国科学报）

水稻种植如何降低镉

日前，四川省农业科学院土壤肥料研究所涂仕华等人在《中国农业科学》发表文章称，结合水稻生长早期降镉措施，在水稻抽穗-成熟期采取措施降低土壤中的镉，就能有效降低稻米中的镉含量。

这是因为，水稻的茎秆和根系是其镉的主要储存和输出场所，籽粒中的镉来自齐穗前各器官镉的转移和土壤/介质中镉的吸收和直接运输，抽穗后从根运送到茎秆和穗部的镉直接进入气生器官(除糙米以外地上部器官)，而不影响糙米中镉的累积。

镉是毒性最强的重金属之一。一旦土壤受到镉污染，就很难消除，只能在各种形态之间相互转化、迁移或富集。镉经过食物链的传递进入人体并累积，会致癌、突变、致畸、动脉硬化等。

该研究在广汉市进行，试验田土壤为老冲积黄壤与紫色土坡积物混合物发育而成的水稻土 ，也是镉污染土地。作者指出，水稻抽穗-成熟期是水稻镉污染防控的关键时期，采取恰当的农艺措施降低土壤中镉的有效性以及根系吸收和向籽粒的直接运输量，是实现水稻安全生产的关键。

（基因农业网）

华南植物园“一种高效诱导杂种檀香体细胞胚胎发生与植株再生的方法”获发明专利

近日获悉，由中国科学院华南植物园张新华等科研人员完成的“一种高效诱导杂种檀香体细胞胚胎发生与植株再生的方法”获得国家发明专利授权（专利号：ZL201610038247.1）。

该发明选用优良栽培杂种檀香幼嫩茎作为外植体，采用分次消毒程序进行外植体的表面消毒可获得较高的成功率。消毒成功的无菌外植体在含有2，4-D的胚性愈伤组织培养基上进行培养，诱导出纤维状胚性愈伤组织，再转移到体细胞胚诱导、成熟、萌发、植株再生培养基上培养，3个月后可以获得再生植株。繁殖周期短、数量多、稳定性高的特点，解决了杂种檀香组织培养繁殖种苗中存在的繁殖效率不高的问题，将为开展杂种檀香种苗快速繁殖提供育苗技术，也可为高效的基因转化提供再生途径。该发明具有操作性强、繁殖效率和应用价值高等优点。

（中国科学院网）

全球多个机构研究基因编辑培育优质农作物

全球已有多家公司和数个科学家开始研究如何使用CRISPR技术为生物进行基因编辑，旨在培育更优质的农作物。

瑞典科学家史蒂凡·詹恩森（Stefan Jansson）已开始使用这技术培育更能抵抗害虫侵蚀的蔬菜。中国则有科研人员开始用这技术培育更能抵抗肺结核病菌感染的牛。此外，全球最大的种子公司孟山都（Monsanto）和杜邦子公司Pioneer等则希望使用上述技术培育更具韧性的农作物。

在立法管制方面，美国农业部2018年3月底发布声明，指无意监管使用CRISPR基因编辑技术培育的蔬菜。换言之，这类蔬菜不会受到和基因改造生物（Genetically Modified Organism）一样的管制。

澳大利亚ABC新闻网站今年初则报道，经过一年技术检讨后，卫生部监管官员提议政府放宽与CRISPR等基因编辑技术相关的条例，有关修改建议仍在咨询阶段。其中一项最具颠覆性的改变就是基因编辑将不会被视为“基因改造”。

（联合早报）

研究发现植物免疫通路的新机制

中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民研究组发现同源蛋白MAPKKK3和MAPKKK5同为MPK3/6途径组份，作用于多个PRR下游。定位于胞质的类受体激酶第七亚家族（receptor-like cytoplasmic kinase subfamily VII, RLCK VII）成员，直接磷酸化MAPKKK5的Ser599，从而正调控PRR介导的MAPK激活、下游基因表达及植物的抗病性。有意思的是，激活后的MPK6能通过正反馈，进一步磷酸化MAPKKK5的Ser682和Ser692位点，由此增强MPK3/6通路的活性和抗病性。此外，MPK4级联通路也受到类似调控。RLCKs VII成员和MPK4通过磷酸化MEKK1的Ser603位点，正调控MPK4通路的活性。该研究揭示了PRR激活MAPK级联反应的分子机制。

该研究结果于6月6日在线发表于The Plant Cell杂志。

（中国科学院网）

中科院在种子植物进化关系研究中获进展

近期，为了彻底揭示种子植物的深层进化关系，中科院植物所汪小全研究组对裸子植物所有13个科进行了转录组测序，结合被子植物主要支系的基因组数据，采用系统发育基因组学方法，利用获得的1308个直系同源基因完全重建了种子植物五大支系间的进化关系，并探讨了种子植物进化关系重建中冲突产生的原因。多种分析的结果高度一致，倪藤类是松科植物的姐妹群（倪藤-松假说，Gnepine hypothesis）。同时，该研究还发现倪藤类与被子植物的分子进化速率相似，远高于其它种子植物，表明倪藤类与被子植物可能经历了相同的选择压。该研究还表明，倪藤类与被子植物间发生了分子趋同或同塑进化，导致了以往研究中倪藤类系统位置的巨大争议。

该研究首次确立了种子植物的深层进化关系，为未来种子植物的形态和分子研究提供了进化框架。

（中国科学院网）

植物适应恶劣环境机制揭示

从合肥工业大学获悉，该校科研人员首次成功探明了功能性基因DFR1在植物面对恶劣环境时调节适应能力的机制，为提升农经作物抗冻抗旱能力开辟了新的理论路径。研究结果日前发表在国际著名学术期刊《细胞报告》上。

该校科研团队在2005年首次发现功能性基因DFR1，并通过比对证实，该基因普遍存在于各种植物中。为探明其基因调控机制，该校食品科学与工程学院曹树青教授课题组与刘永胜教授课题组合作，成功克隆该基因，并在模式植物拟南芥中开展了系列研究。研究证实，该基因通过调控植物细胞中脯氨酸的动态平衡，实现植物对各种环境胁迫的应答反应。

脯氨酸是植物细胞重要的渗透压调节剂，参与维持膜结构和蛋白质的稳定性，但过多积累会导致细胞生理机能受损。研究发现，在正常环境下，模式植物拟南芥中该基因保持极低的表达量，从而维持脯氨酸的稳态平衡。

这一成果可大幅提升植物在恶劣环境中的存活率和生物量，在农经作物抗逆分子育种等领域具有广阔的应用前景。

（科技日报）