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一种天然共生细菌通过酸化伊蚊肠道抑制蚊媒病毒感染传播

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科学通报 2024年第21期69卷 3070-3072页

作者：高涵胡文倩王四宝新基石科学实验室中国科学院昆虫发育与进化生物学重点实验室中国科学院分子植物科学卓越创新中心中国科学院植物生理生态研究所上海200032

登革热、寨卡热、基孔肯雅热、西尼罗热和黄热病等蚊媒病毒传染病,每年导致全球数亿人感染,对全球公共卫生构成了严峻威胁^([1]).登革热和寨卡热是两种最具代表性的蚊媒病毒传染病,登革热是传播最广的虫媒病毒,在全球100多个国家感染流... 详细信息

登革热、寨卡热、基孔肯雅热、西尼罗热和黄热病等蚊媒病毒传染病,每年导致全球数亿人感染,对全球公共卫生构成了严峻威胁^([1]).登革热和寨卡热是两种最具代表性的蚊媒病毒传染病,登革热是传播最广的虫媒病毒,在全球100多个国家感染流行,每年引发约4亿人感染^([2]).据世界卫生组织(WHO)统计显示,在过去20年中,登革热的全球发病率显著上升,已经成为全球严重的公共卫生负担.2000~2019年,世界卫生组织记录了全球报告病例的10倍激增.自2023年初以来,全球范围内登革热病例激增,已蔓延到以前未受登革热影响的地区.

关键词：基孔肯雅热感染传播蚊媒病毒全球公共卫生登革热虫媒病毒共生细菌报告病例

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光合作用系统模型与作物高光效改良

生命科学 2024年

作者：刘扶桑宋青峰于桂朝毛林雄朱新广植物分子遗传国家重点实验室中国科学院分子植物科学卓越创新中心中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所荷兰瓦赫宁根大学作物系统分析中心植物科学系

提高光合效率是提高作物产量的有效手段。然而光合系统的复杂性使得单纯利用遗传手段鉴定提高光合效率的有效靶点无论从时间还是从成本上都极高。构建并利用多尺度光合系统成为当前鉴定控制光合效率核心靶点的重要手段。本文回顾了近年... 详细信息

提高光合效率是提高作物产量的有效手段。然而光合系统的复杂性使得单纯利用遗传手段鉴定提高光合效率的有效靶点无论从时间还是从成本上都极高。构建并利用多尺度光合系统成为当前鉴定控制光合效率核心靶点的重要手段。本文回顾了近年来光合系统模型的主要研究进展和主要应用实例，并进一步探讨了提高作物产量的光合作用系统模型未来的发展和应用方案。

关键词：光合作用光能利用效率系统模型数字植物产量

从损伤到重生——REF1小肽如何激发植物的内在再生潜能

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植物学报 2024年第3期59卷 347-350页

作者：廖人玉王佳伟中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海200032 中国科学院大学北京101408 新基石科学实验室上海200032

多细胞生物常因暴露在各种生物和非生物胁迫下而导致器官损伤或缺失。植物因固着性而演化出强大的再生能力以适应环境。尽管细胞损伤是植物组织修复和器官再生的原初物理诱因,然而引发再生反应局部伤口信号的化学本质及其调控再生机制... 详细信息

多细胞生物常因暴露在各种生物和非生物胁迫下而导致器官损伤或缺失。植物因固着性而演化出强大的再生能力以适应环境。尽管细胞损伤是植物组织修复和器官再生的原初物理诱因,然而引发再生反应局部伤口信号的化学本质及其调控再生机制一直是科学界的难解之谜。最近一项研究发现1个调控植物局部伤口响应与再生能力的小肽REF1。研究表明,REF1与其受体PORK1通过植物损伤响应及细胞重编程关键转录因子WIND1促进植物再生。尤为重要的是,外源施加REF1小肽可不同程度地提高几种作物的再生效率。这一发现不仅为理解植物损伤响应和再生的分子机制打开了全新视角,而且为提高作物的再生能力和遗传转化效率提供了潜在的应用策略。

关键词： REF1(REGENERATION FACTOR1) 植物诱导肽(Pep) 番茄损伤响应损伤信号再生再生因子系统素

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植物重金属镉积累调控机制及其应用研究进展

植物生理学报 2024年第2期60卷 185-210页

作者：彭佳师王娅婷王梦琦卢玲丽汪鹏李柱李赛陈思颖孟栓顾天宇徐文忠晁振飞黄煜琪金崇伟晁代印陈彩艳吴龙华滕应赵方杰龚继明湖南科技大学生命科学与健康学院重金属污染土壤生态修复与安全利用湖南省高校重点实验室湖南湘潭411201 中国科学院分子植物科学卓越创新中心植物分子遗传国家重点实验室上海200032 浙江大学环境与资源学院教育部环境修复与生态健康重点实验室杭州310058 南京农业大学资源与环境科学学院作物遗传与种质创新国家重点实验室南京210095 中国科学院南京土壤研究所中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室南京210008 中国科学院亚热带农业生态研究所中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 湖南农业大学农学院长沙410128 中国科学院植物研究所北方资源植物重点实验室北京100093

镉(Cd)容易通过食物链对人体产生毒害,其引起的“痛痛病”是人类历史上重要的公共卫生事件。Cd是我国当前土壤中的主要无机污染物,“镉大米”等事件仍时有发生,严重威胁粮食安全和人体健康。植物作为初级生产者,是人体Cd暴露的的主要途... 详细信息

镉(Cd)容易通过食物链对人体产生毒害,其引起的“痛痛病”是人类历史上重要的公共卫生事件。Cd是我国当前土壤中的主要无机污染物,“镉大米”等事件仍时有发生,严重威胁粮食安全和人体健康。植物作为初级生产者,是人体Cd暴露的的主要途径。因此,阐释Cd向植物迁移、在植物体内的转运以及植物的Cd耐受机理,并依此指导低Cd作物的遗传改良和Cd污染环境的植物修复就具有重要的意义。本文综述了近10年来人们在植物Cd积累的调控机理、应对Cd污染的作物改良以及植物修复等方面的基础研究和应用成果,同时也探讨了该领域未来亟待解决的一些重要科学问题以及作物遗传改良设计的途径。

关键词：镉低镉作物育种植物修复重金属超积累修复型作物

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不同倍性甘薯及近缘材料的SNP鉴定流程

分子植物育种 2024年第20期 6747-6756页

作者：王心怡李明颜梦晓王红霞杨俊上海辰山植物园上海市资源植物功能基因组学重点实验室四川省农业科学院生物技术核技术研究所中国科学院分子植物科学卓越创新中心植物分子遗传国家重点实验室

基因组上的SNP变异具有丰富的数量和多态性的特点，SNP鉴定在作物遗传多样性、群体结构关系、育种等方面有重要作用。然而多倍体作物由于倍性高、杂合性高等问题，使得SNP的开发、验证和检测较为困难。甘薯及不同倍性近缘野生种均属于... 详细信息

基因组上的SNP变异具有丰富的数量和多态性的特点，SNP鉴定在作物遗传多样性、群体结构关系、育种等方面有重要作用。然而多倍体作物由于倍性高、杂合性高等问题，使得SNP的开发、验证和检测较为困难。甘薯及不同倍性近缘野生种均属于番薯属，由于甘薯近缘物种倍性变化较大，本研究选取二倍体、四倍体、六倍体的Ipomoea trifida以及五倍体和六倍体的甘薯为材料，采用简化基因组测序技术——RAD-seq进行测序，以栽培甘薯‘泰中6号’基因组序列为参考，通过与参考基因组的比对、排序、PCR标记去重复以及变异检测，建立了一套基于甘薯参考基因组进行不同倍性材料SNP鉴定的分析流程。通过IQ-TREE对SNP标记进行系统发育树构建，结果验证了本流程具有较高的可靠性。本研究开发的数据处理流程，不仅可用于不同倍性野生材料遗传关系的鉴定，还可为甘薯品种的遗传多样性分析和育种的亲本选择以及其他多倍体植物SNP标记开发鉴定提供借鉴和参考。

关键词：甘薯 Ipomoea trifida 多倍体 SNP 简化基因组测序

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植物油脂合成与积累机制的研究进展

东北农业大学学报 2024年第1期55卷 70-78页

作者：孙嘉逸孔琪惠张琦王守冬中国科学院东北地理与农业生态研究所大豆分子设计育种重点实验室长春130102 中国科学院大学北京100049 之江实验室杭州310012

植物油脂是一类主要从植物种子中提取的脂质,由甘油三酯组成,在食品、医疗和化工等领域应用广泛。植物油脂合成与积累过程不仅受油脂合成通路功能基因与调控基因调控,也受植物内部生理状态变化与外界环境因素影响。因此,阐明植物油脂生... 详细信息

植物油脂是一类主要从植物种子中提取的脂质,由甘油三酯组成,在食品、医疗和化工等领域应用广泛。植物油脂合成与积累过程不仅受油脂合成通路功能基因与调控基因调控,也受植物内部生理状态变化与外界环境因素影响。因此,阐明植物油脂生物合成和调控机制,改善植物油脂含量和组成具有重要的科学意义和应用价值。文章综述总结近年来有关植物油脂合成通路调控机制的研究进展,主要涵盖植物油脂合成通路基本模型、植物油脂合成通路中的关键酶、油脂积累过程中关键转录因子或调控蛋白、其他因素对油脂积累的影响、植物油脂合成与积累机制未来研究趋势和发展方向等方面,为植物油脂合成机制研究和油料作物遗传改良提供理论基础和新见解。

关键词：植物油脂合成脂肪酸转录因子调控

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我国作物设计育种体系发展及挑战

作物杂志 2024年第1期 1-7页

作者：杜明王阿红冯旗方玉上海中科荃银分子育种技术有限公司上海200234 中国科学院分子植物科学卓越创新中心/国家基因研究中心上海200233 浙江大学作物科学研究所/生物信息学研究所浙江杭州310058

作物设计育种是全球育种技术研究的“圣杯”。由于农作物有其环境适应性和应用多元化,作物设计育种是需要将有利等位基因聚合并克服同时空表达可能出现的问题,选育出在不同环境下所需品种的过程,是一个以遗传学为基础,结合作物栽培与耕... 详细信息

作物设计育种是全球育种技术研究的“圣杯”。由于农作物有其环境适应性和应用多元化,作物设计育种是需要将有利等位基因聚合并克服同时空表达可能出现的问题,选育出在不同环境下所需品种的过程,是一个以遗传学为基础,结合作物栽培与耕作学、生物技术、信息技术,并涉及材料学和机械工程等多学科交叉的技术体系。育种的发展经历了最初的基于表型的选择,到当前基于基因组或基因水平的设计,是一个逐渐进步和技术化的过程。本文通过梳理总结作物育种的发展历程,结合作物育种的发展规律和人们的主观需求,提出作物设计育种未来的趋势,并对设计育种在新技术与常规育种的融合及其商业化发展中遇到的挑战进行了重点阐述,探索符合我国种业发展需求的底层技术驱动下未来商业化作物设计育种体系。

关键词：设计育种作物分子育种体系

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植物光信号转导研究领域近十年重要研究进展

植物生理学报 2024年第3期60卷 399-429页

作者：林荣呈刘宏涛李继刚孔凡江刘斌王海洋杨洪全钟上威朱丹萌淮俊玲李洪刘双荣王璠王文秀茅志磊邓兴旺中国科学院植物研究所光生物学重点实验室北京100093 中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海200032 中国农业大学生物学院植物抗逆高效全国重点实验室北京100193 广州大学生命科学学院分子遗传与进化创新研究中心广东省植物适应性与分子设计重点实验室广州510006 中国农业科学院作物科学研究所作物基因与分子设计中心作物基因资源与育种全国重点实验室北京100081 华南农业大学生命科学学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广州510642 上海师范大学生命科学学院上海市植物分子科学重点实验室上海200234 北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871 北京大学现代农业研究院潍坊现代农业山东省实验室小麦育种全国重点实验室山东潍坊261325 北京大学现代农学院小麦育种全国重点实验室北京100871

光是影响植物生长和发育的一种环境信号,在植物的整个生命周期中发挥关键的调控功能。光信号转导的研究已有一百多年的历史,一直都是植物生物学研究领域的一个热点。本文从光敏色素、隐花素、紫外B受体等3种信号转导途径、光信号转导的... 详细信息

光是影响植物生长和发育的一种环境信号,在植物的整个生命周期中发挥关键的调控功能。光信号转导的研究已有一百多年的历史,一直都是植物生物学研究领域的一个热点。本文从光敏色素、隐花素、紫外B受体等3种信号转导途径、光信号转导的共性调控机制、光信号与内源激素信号和其他环境信号的互作、以及作物光形态建成等方面,对植物光信号转导研究领域近十年来的重要进展进行了概述。

关键词：光受体光信号转导信号互作

一株耐盐碱柠檬酸杆菌在促进植物生长中的应用及其耐盐碱基因挖掘

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微生物学通报 2024年第3期51卷 864-879页

作者：喻江王新珍王淳曹英雪于镇华哈尔滨商业大学食品工程学院黑龙江哈尔滨150028 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心中国科学院农业水资源重点实验室河北省土壤生态学重点实验室河北石家庄050022 中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态重点实验室黑龙江哈尔滨150081

【背景】耐盐碱促生细菌对改善盐碱胁迫下的作物生长和提高作物的盐碱耐受能力具有较好效果。【目的】获取兼具耐盐碱和促生功能的微生物资源,深入探究耐盐碱菌的生理生化特性及其耐盐碱分子机理,研究拟从宁夏回族自治区银川市盐碱地土... 详细信息

【背景】耐盐碱促生细菌对改善盐碱胁迫下的作物生长和提高作物的盐碱耐受能力具有较好效果。【目的】获取兼具耐盐碱和促生功能的微生物资源,深入探究耐盐碱菌的生理生化特性及其耐盐碱分子机理,研究拟从宁夏回族自治区银川市盐碱地土壤中分离获得耐盐碱细菌。【方法】应用形态和显微观察、Biolog GenⅢ微孔板测定和16S rRNA基因序列测定对菌株进行鉴定;利用细菌培养方法进行菌株耐盐碱性和促生效果分析;应用全基因组基因功能注释分析菌株基因组信息。【结果】菌株在pH 8.0-12.0及NaCl 0%-9%的LB培养基中均可生长,且在pH 8.5-9.5培养环境中降碱率可达到13%以上。菌株碳源利用能力显示菌株可利用54种碳源并对另外20种化学敏感性测试物质敏感。菌株YS-AT2属于柠檬酸杆菌属(Citrobacter),其在盐碱胁迫下对植物的促生效应结果显示:(1)菌株可在pH 9.5且含NaHCO_(3)的盐碱性环境中促进拟南芥野生型种子生长;(2)在50-200 mmol/L NaCl或50-200 mmol/L NaHCO_(3)盐碱胁迫下促大豆种子萌发;(3)在pH 8.2、土壤电导率(electricity conductivity,EC)为450μs/cm土壤中大豆株高、鲜重、干重和根长可分别提高19.84%、18.75%、10.31%和32.58%。对菌株全基因组基因功能注释分析发现,菌株YS-AT2具有多个与嗜盐和嗜碱密切相关的基因,分析其耐盐碱机制可能是通过自身细胞对盐碱性物质的运输、对钠、钾离子的转运和调节及合成高浓度细胞物质而实现的。【结论】本研究解析了耐盐碱促生菌Citrobacter YS-AT2对拟南芥和大豆的促生效应,挖掘其中耐盐碱相关基因,不仅为开发具有耐盐碱促生功能的生物肥料提供理论依据和菌种资源,还为进一步揭示嗜盐碱细菌的分子机理奠定了理论基础。

关键词：柠檬酸杆菌耐盐碱促生基因注释