植物与植物生态

开发方法助力小麦等大基因组作物核心基因组低成本组装及新基因挖掘

中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所张一婧研究组与中科院遗传与发育生物学研究所童依平研究组合作，开发并优化实验与计算流程，实现低成本组装小麦等大基因组作物的核心基因组。研究论文发表于Nucleic Acids Research。植物高度的遗传多态性为分子育种提供了丰富的遗传资源，确定重要农艺性状的根本方法在于比较不同群体或比较栽培种和野生种间遗传多态性与表型的关联。开发不依赖参考基因组直接捕获基因及调控区序列的简化基因组测序方法对于研究多态性高的群体具有重要价值。该方法不依赖参考基因组序列，直接捕获基因及调控区序列，极大降低群体核心基因组拼接的成本，提高效率。

调控基因活性的重要表观修饰普遍富集在基因及启动子区（图A-B），通过免疫共沉淀技术及优化拼接方案从而有效获得基因及附近序列（图C）。对小麦中国春品种进行核心基因组组装获得的片段与基因区域高度吻合（图D），能够高效挖掘新基因（图E-F）、调控区域（图G）及多态性位点（图H-J）。（图片来源于中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所）

树木春季物候沿海拔对气候变暖的响应机制

中国科学院华南植物园森林生态与模拟研究组研究员黄建国等通过分析温带5个优势树种的652000条春季物候数据，发现春季物候对海拔梯度的响应呈非线性趋势，相关论文发表于Global Change Biology。全球变化下了解树木物候在时空尺度对气候变暖的响应及其背后驱动机制对科学评估全球森林生态系统生产力、固碳潜力及森林可持续发展至关重要。由于不同海拔的温度变化差异较大，以及物种对这些变化响应的差异，不同海拔梯度的物候越来越趋于一致。该研究阐释了树木物候在海拔梯度上的差异以及内在机理，为精确预测树木物候对全球变暖的响应提供了依据。

生态恢复中树种选择及种植周期对土壤质量的影响

中国科学院昆明植物研究所许建初研究组对昆阳磷矿恢复系统中主要的4个树种（桤木，黑荆木，松树及柏树）其年代序列（5-10年、20-25年）进行了土壤生物及非生物特性的研究，相关论文发表在Land degradation and development。金属和矿物的露天开采活动影响了地球表面的广大地区，并留下了高度干扰和退化的景观。退化的矿区废弃地植被恢复正逐渐成为生态恢复的热点问题。植被恢复的种植周期比植被树种组成对土壤的生物及非生物特性影响更为显著。而植被对于土壤的改善效应在20年后才开始显著显现，因此对矿区生态恢复的长期监控及逐步调整对于提高生态恢复效应非常重要。

种子植物进化关系研究进展

中国科学院植物研究所汪小全研究组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一种进化框架，相关论文发表于Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences。现存种子植物包括苏铁类、银杏类、松柏类、倪藤类和被子植物五大支系，其中前四支为裸子植物。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）。研究还发现倪藤类与被子植物的分子进化速率相似，远高于其他种子植物，表明倪藤类与被子植物可能经历了相同的选择压。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。

植物miRNA合成调控领域研究进展

中国科学院青岛生物能源与过程研究所李胜军研究组与遗传发育所李云海研究组、内布拉斯加大学于彬实验室合作，利用生物化学、分子生物学和遗传学的手段，鉴定了SMA1调控miRNA合成的重要功能，研究成果发表于Nucleic Acids Research。SMA1在miRNA合成的多个层面发挥功能：（1）调控RNA聚合酶II介导的pri-miRNA转录；（2）与DCL1加工复合体互作影响pri-miRNA的加工；（3）调控DCL1pre-mRNA内含子的剪切，进而影响DCL1蛋白的表达水平。研究揭示了SMA1基因调控miRNA合成的新功能，也将为利用生物技术的手段改善农艺性状提供理论基础。

SMA1在miRNA生物合成和mRNA代谢中的角色模型（图片来源于中国科学院青岛生物能源与过程研究所）

极端干旱环境下胡杨克隆水分整合研究进展

中国科学院新疆生态与地理研究所“荒漠与绿洲生态国家重点实验室”陈亚宁研究员团队，发现应对极端干旱条件，胡杨也有“舐犊之情”，研究论文发表于Journal of Geophysical Research。胡杨母株与其克隆幼株间存在显著的以顶向传输为主的水分生理整合。通过水分整合，胡杨克隆幼株可以从母株获取远大于同一生长环境下实生胡杨幼株根系自身平均获取的水量，甚至能够获取与母株相似的深层土壤水，从而使得胡杨克隆幼株相比实生幼株保持有相对更高的叶片水分含量与叶水势；在极端干旱生境下的这种水分获取及利用策略使胡杨克隆幼株较实生幼株保持更高的生存优势。

水稻品质与产量关系遗传研究进展

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吴跃进研究组与中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组合作，利用籼稻品种93-11和粳稻品种日本晴构建的重组自交系，通过高通量测序的方法绘制出一张产量与品质相关基因的高密度连锁图谱。研究论文发表于Journal of Genetics and Genomics。水稻是重要的粮食作物，提高产量和改善品质是育种家的追求。但是“高产不优质，优质不高产”是水稻育种的一个瓶颈问题。合作团队利用QTL（数量性状位点）分析鉴定出多个控制粒型和稻米品质的QTL位点，进一步的图位克隆鉴定到五个能正向或负向影响粒型及稻米品质的主效QTL。

中国野生秋海棠属植物的多样性与保育情况

中国科学院上海辰山植物科学研究中心观赏植物资源及创新利用研究组对我国秋海棠属的物种分类、多样性、种类濒危状况、迁地保护等进行了全面论述，分析了当今物种保护面临的挑战，提出了科学有效的秋海棠属野生植物保护策略；研究论文发表于Plant Diversity。根据近几年的野外调查发现，中国秋海棠属物种数量估计有250～300种。中国秋海棠种类在生长环境、习性、植株大小、叶型叶色、花和果实等形态均极具多样性。由于该属的大多数物种狭域分布，且分布往往孤立或碎片化，很容易受气候变化和工农业活动的干扰。科学有效地保护中国秋海棠属植物，还有更多的工作要开展。