科技

2018-01-16 19:59:17

種業導刊 2018年2期

科學家首次繪就水稻泛基因組圖譜

中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所和上海師范大學生命與環境科學學院黃學輝團隊合作，首次繪制了栽培稻—野生稻的泛基因組圖譜，并系統鑒定了涵蓋各類群水稻的編碼基因集。近日，這一成果以長文形式在線發表于《自然—遺傳學》雜志。

從野生稻馴化而來的水稻品種眾多、分布廣泛，除了全亞洲，在歐洲、美洲和澳洲也有很少量分布。水稻可以適應多樣的生態環境和農藝條件，其豐富的遺傳多樣性在馴化和現代育種中都發揮了重要作用，并將成為應對糧食需求增長和環境變化，進行品種改良的關鍵資源。

據了解，20多年來，粳稻“日本晴”一直是水稻研究的模式材料。在之前的研究中，水稻基因組的遺傳變異鑒定大多依賴于其序列與粳稻“日本晴”的相似性。然而，粳稻“日本晴”不能涵蓋栽培稻和普通野生稻中所有的功能基因。比如，耐水淹基因、高效吸收磷肥基因等在“日本晴”等水稻品種中完全缺失。

黃學輝告訴《中國科學報》記者，研究團隊選取了66個來自不同水稻類群的栽培稻品種和野生稻株系，對其進行深度測序、從頭序列組裝和基因注釋分析，獲得了水稻各類群材料的精細基因組圖譜，鑒定出了水稻基因組中各類復雜的遺傳變異，并且發現了很多功能基因存在多種等位基因類型。此外，新鑒定的很多編碼基因存在轉錄產物和蛋白質功能結構域，暗示其可能存在一定的生物學功能。

相關專家表示，此項成果將有助于精確發掘復雜農藝性狀的關鍵變異位點，有力推動水稻的功能基因組學研究，有助于育種家充分利用各類群水稻中豐富的遺傳變異，為進一步提升我國水稻的產量潛力、抗逆特點等提供了重要的基礎信息。

（科學網）

我國科學家發現生物鐘調控葉片衰老新機制

生物鐘是生物體為適應環境晝夜周期變化而進化出的協調細胞內基因表達、代謝網絡調控的分子系統，調控植物的新陳代謝、生長發育等多個過程。生物鐘使植物的內源節律與外部晝夜變化的光和溫度等環境條件相協調，為植物的生長發育提供競爭性優勢。葉片衰老過程能將營養和能量從衰老的葉片向正在發育的組織和器官轉移，以便更好地適應環境脅迫，但生物鐘是否參與調控葉片衰老過程尚不清楚。

中國科學院植物研究所王雷研究組發現，當擬南芥生物鐘核心組分EveningComplex中任何組分發生突變，葉片衰老均會提前。轉錄組分析及茉莉酸誘導葉片衰老的生理實驗表明，EveningComplex直接參與調控茉莉酸信號，而茉莉酸信號是調節植物葉片衰老的重要因子之一，其中MYC2是茉莉酸信號促進葉片衰老的關鍵轉錄因子。進一步研究發現，EveningComplex直接結合該基因啟動子并抑制其表達，從而在時間維度精細調控茉莉酸誘導植物葉片衰老的進程。

（農民日報）

我國科學家找回丟失的番茄美味

自2004年起，中國農科院深圳農業基因組研究所黃三文帶領科研團隊參與番茄基因組測序任務。經過10余年的潛心研究，他們廣泛收集了全球600多份不同類型的番茄種質資源，并開展了基因組、轉錄組、代謝組等多組學分析，產生了約7Tb的原始序列數據，數據分析獲得了2600萬個基因組變異位點、3萬多個基因的表達量和980種果實代謝物的群體多組學數據，構建了全球最大園藝作物組學數據庫。同時，利用基因組學技術闡明了番茄從野生番茄成大果栽培番茄的人工馴化過程，發現了現代番茄風味丟失的基因調控機制，并發現了控制番茄風味的多個調控路徑，為更為營養美味番茄的設計育種提供了路線圖。

相關科研論文發表在最新一期的國際知名生命科學期刊《細胞》上。

（工人日報）

加拿大研究出新的篩選技術能更快培育抗旱作物品種

加拿大薩斯喀徹溫大學發布消息稱，該校研究人員開發出一種簡單的無損檢測方法，可在一天內篩選數百個小麥葉片樣品，可減少傳統育種方法選擇抗旱品種所需的時間和成本。相關研究成果近日發表在《植物生理學》（Physiologia Plantarum）雜志上。

使用旗葉的蠟作為測試對象，研究人員將耐旱的Stettler小麥品種與更容易受干旱條件影響的小麥品種進行比較，檢查植物的形態特征以及化學特征。旗葉是植物生長過程中出現的最后一葉，對于獲得高產至關重要。

農業科學家知道葉片的蠟在保護水和作為疾病的物理屏障方面起著重要作用，但在此之前不知道在分子層面上為什么會這樣。研究人員利用加拿大光源（CLS）產生的強光，第一次將葉片中的微量和宏量營養元素與其抗旱能力聯系在一起，在抗旱的Stettler品種中發現了更高的鋅含量。這些結果可能會對未來的育種方法產生重大影響，也會對鋅在肥料中的作用提出質疑。

目前的育種方法基于作物產量的耐旱能力，利用田間試驗來確定結果。這種新方法將使科學家更早地知道耐旱品種的特性，從而降低成本，并更快地將新品種從實驗室送到田間。該項目將擴展到新的品種，最終著眼于其他農作物，比如油菜，使加拿大農民能夠在全球市場上保持競爭力。

（科技部網）

開花植物“統治”植物界或因基因組瘦身

據英國廣播公司（BBC）近日報道，開花植物為什么會后來居上超越蕨類植物等，傳遍世界各地并成為最主要的陸生植物？這一問題曾讓達爾文困惑不已。

科學家圍繞該問題爭論多年。現在，加州大學舊金山分校的凱文·西莫寧和耶魯大學的阿達姆·羅迪有了答案：開花植物“統治”植物界歸功于其基因組的瘦身。

（科技日報）

中科院上海植物逆境中心發現防御青枯病新機制

中科院上海植物逆境生物學研究中心Alberto Macho研究組揭示了能被茄科植物所感知的第一個青枯菌的病原分子和其受體，并且提出通過屬間的受體轉移（或者導入）能夠提高植物對青枯菌的抗性。相關研究成果近日在線發表于《植物生物技術雜志》。

在大多數病菌中，鞭毛蛋白（幫助細菌運動的一個結構）是主要的病原分子，植物可通過感知鞭毛蛋白的一些區域來激起免疫反應。研究人員用純化的鞭毛蛋白處理茄科植物，結果表明青枯菌的鞭毛蛋白不能引起茄科的免疫反應。因此，找到能夠被茄科植物所能感知的病原分子對于抵抗青枯菌有重要的意義。

同時，研究人員通過測試其他病原分子，發現青枯菌中含有的冷激蛋白（CSP）能夠引起一些茄科植物的免疫反應。CSP是病原菌在逆境條件下，比如暴露在不適宜的環境條件或者在侵染植物時所產生的一種蛋白。茄科植物西紅柿和煙草等植物中感知CSP以激活植物免疫系統的受體叫做CORE，而那些缺乏CORE的植物，比如擬南芥，則不能感知CSP。研究人員發現用純化的CSP 預處理西紅柿能夠顯著提高其對青枯菌的抗性。

專家表示，這項研究結果具有潛在的應用價值，通過受體CORE的導入來提高植物對青枯菌的抗性，特別是那些不能感知CSP 的經濟作物，能使植物獲得更多一層的防護。