植物

泛基因组分析揭示栽培稻和野生稻中基因组变异

中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所和上海师范大学生命与环境科学学院黄学辉教授团队合作，在水稻基因组复杂遗传变异的研究中取得进展，相关成果发表于《自然—遗传学》。该研究绘制了栽培稻—野生稻的泛基因组图谱，系统鉴定了涵盖各类群水稻的编码基因集，其中很多新鉴定出的基因在各类群水稻中呈现出丰富的“存在—缺失”变异。水稻是我国重要的粮食农作物。亚洲栽培稻及其祖先种普通野生稻存在多种类群，分布广泛，可以适应多样的生态环境和农艺条件。水稻丰富的遗传多样性在驯化和现代育种中都发挥了重要的作用，并将成为应对粮食需求增长和环境变化进行品种改良的关键资源。

水稻各类群材料中编码基因的系统鉴定和存在—缺失变异分析

来自不同水稻类群的栽培稻品种和野生稻株系

基因叠加对玉米转录组代谢组的影响

中国农业科学院生物技术研究所王志兴课题组解析了多基因叠加对玉米转录组和代谢组的影响，相关论文发表于The Plant Journal。基因叠加（Gene stacking）是当前转基因作物研发的趋势，即在一个植物中同时转入两个或两个以上外源基因。对基因叠加的效应评估是转基因作物安全评估中的重要问题。该研究将2个转基因玉米材料进行杂交后，分别对比了转基因杂交玉米12-5×IE034和2个亲本转基因玉米以及6个常规玉米品种中的转录谱和代谢谱的差异。结果显示，转基因玉米育种复合所带来的基因表达和代谢物的变化数量介于常规玉米品种间的变异范围之内。

水稻低温适应性的“分子开关”

中科院植物研究所种康院士率领的研究团队发现水稻MADS-box转录因子家族OsMADS57协同其互作蛋白OsTB1，能够调控水稻的低温耐受性，具有平衡器官发生和防御反应的分子开关特性，研究论文发表于New Phytologist。植物协调应对逆境胁迫的防御反应和器官发育的环境塑造，是植物在长期的进化过程中适应多变环境的基本条件。因此，植物适应环境的分子机制是植物科学最重要的科学问题之一，也是作物分子设计的理论基础。OsMADS57作为调控水稻侧芽发育和低温耐受性的分子开关，平衡水稻的生长发育和胁迫响应的分子调控网络，控制植物对低温环境的适应性。

异源四倍体小麦进化的稳定性研究

南京农业大学陈增建教授团队对异源四倍体小麦进化的稳定性研究取得进展，相关论文发表于The Plant Journal。四倍体硬粒小麦（AABB）和六倍体面包小麦（AABBDD）都是种间杂交和多倍化形成的。但是，只有部分种间杂交形成了新的多倍体物种。该研究发现两个四倍体小麦在基因和小RNA表达、组蛋白修饰和转座子激活方面存在很大差异。在AADD四倍体中，很多基因表达下降、与异染色质有关的组蛋白修饰减少，导致很多转座子的表达，不利于维持染色体的稳定；而SSAA四倍体中的基因表达、染色质和转座子相对稳定。SSAA演化成了自然界中的硬粒小麦（AABB），而AADD不稳定，不能形成稳定的四倍体小麦。

东亚植物区系形成新观点

中科院昆明植物研究所孙航研究组最新研究论文发表于National Science Review。在中国—日本森林植物亚区和中国—喜马拉雅森林植物亚区的基础上，进一步将以古特有或孑遗植物集中分布的中国—日本森林植物亚区（华中—华东地区为核心）界定为“水杉植物区系（Metasequoia Flora）”；与之对应，将以杜鹃属（Rhododendron）为代表、众多形成物种分化中心的北半球大属集中分布的中国—喜马拉雅森林植物亚区核心区域（横断山—东喜马拉雅地区）命名为“杜鹃植物区系（Rhododendron Flora）”，客观地反映了东亚植物区系的核心范围。在此基础上对东亚植物区系在时间和空间上的演化进行整合分析（Meta－analysis）。

东亚植物区系的来源

棉花体胚发生调控机制研究

华中农业大学植物科学技术学院杨细燕副教授等人基于棉花团队早期对高效体胚发生材料YZ1的小RNA和降解组测序中鉴定到的小RNA及其靶标基因，探讨GhmiR157a/GhSPL10在棉花体细胞胚胎发生中的功能，相关论文发表于Journal of Experimental Botany。体细胞胚胎发生（SE）体系是研究组织和器官脱分化和再分化的良好模型，也是植物转基因技术的重要依托，对于其机制的研究具有重要的理论和应用价值。microRNAs（miRNAs）是一类长度通常为19-25个核苷酸（nt）的内源非编码RNA，在植物生长发育、激素信号转导、逆境胁迫响应等方面起着重要的作用。

猕猴桃多重高效基因组编辑系统研究

中科院华南植物园黄宏文研究员等人，建立了一种新的快速高效的成对sgRNA的Cas9双元表达载体的构建策略，研究论文发表于Plant Biotechnology Journal。猕猴桃为我国特有的雌雄异株多年生果树，因其丰富的营养价值和独特的风味而成为全球性重要的新兴水果。猕猴桃中PTG/Cas9系统的靶标突变效率相比传统的CRISPR/Cas9系统高出近10倍。实验设计的两种系统均能成功地诱导由G418抗性愈伤组织再生的猕猴桃幼苗白化表型。该研究在猕猴桃中建立了多重高效的PTG/Cas9基因组编辑系统，研究结果为在其他植物或作物中进行基因组编辑效率的优化提供了借鉴和指导。

小麦多倍体研究进展

中国农业大学农学院小麦研究中心辛明明等人与西北农林科技大学等合作，将小麦多倍体研究最新成果发表于The Plant Cell。研究利用转录组测序，从全基因组水平上分析了二倍体小麦、四倍体小麦和六倍体小麦不同发育时期胚乳印迹基因数目、种类及其功能类别，提出了母本印迹基因主要参与了营养的代谢而父本印迹基因参与基因转录调控。发现了约50%的印迹基因在小麦多倍体形成过程中表达模式具有保守性。同时，小麦多倍体形成过程中，可能由于亚组基因的互作影响了亲本等位基因的表达，使得部分同源基因之间的父母本等位基因表达发生分化，从而在多倍体小麦鉴定到更多的印迹基因。