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低光下光能利用效率是控制水稻生物量的重要因子

中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所朱新廣研究組在《植物生理學(xué)》（Plant Physiology）在線發(fā)表了關(guān)于水稻生物產(chǎn)量與葉片光合參數(shù)之間關(guān)系的論文。

該研究利用基因組遺傳力（SNP-based Heritability）結(jié)合2.3M全基因組覆蓋的SNP變異信息，證明低光光合效率（Alow）具有高度遺傳性；進(jìn)一步為量化低光光合效率與生物量的關(guān)系，該研究結(jié)合線性回歸模型（LRMs）和逐步特征選擇（Feature selection）方法，發(fā)現(xiàn)Alow在不同地點(diǎn)和組合的數(shù)據(jù)集中均表現(xiàn)出與生物量有高度相關(guān)性。同時(shí)，在11個(gè)當(dāng)代商業(yè)化水稻品種中，Alow表現(xiàn)出很大變異，說(shuō)明在人工馴化過(guò)程中，Alow未受到強(qiáng)烈選擇。該項(xiàng)研究首次揭示了葉片低光光合效率與生物產(chǎn)量的關(guān)系，為未來(lái)提高水稻產(chǎn)量提供了全新改造靶標(biāo)。

（中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)）

水稻條紋病毒與介體昆蟲(chóng)互作領(lǐng)域取得新成果

水稻條紋病毒（RSV）是一種蟲(chóng)媒纖細(xì)屬病毒，主要由介體昆蟲(chóng)灰飛虱以持久、增殖型方式傳播，導(dǎo)致東南亞水稻等農(nóng)作物嚴(yán)重減產(chǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)，RSV的衣殼蛋白CP競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合灰飛虱的G蛋白通路抑制因子II（GPS2），減弱了GPS2對(duì)JNK激活復(fù)合物的抑制作用，從而提高了JNK的磷酸化水平。同時(shí)，病毒還提高了JNK信號(hào)通路上游的腫瘤壞死因子TNF-α的表達(dá)，降低了GPS2的表達(dá)。JNK磷酸化水平的提高增加了RSV在昆蟲(chóng)體內(nèi)的增殖，而通過(guò)干擾JNK基因的表達(dá)或使用JNK激活的抑制劑，RSV在昆蟲(chóng)體內(nèi)的增殖會(huì)受到抑制，并延緩植物的發(fā)病。這一研究結(jié)果揭示了JNK信號(hào)通路在病毒復(fù)制過(guò)程中的關(guān)鍵作用，為今后控制RSV的傳播提供了新思路。

(中國(guó)生物技術(shù)信息網(wǎng))

植物光合作用中高效捕光的超分子機(jī)器結(jié)構(gòu)被揭示

光合作用是地球上最為重要的化學(xué)反應(yīng)之一。研究人員解析了處于兩種不同條件下的豌豆C2S2M2超級(jí)復(fù)合物的單顆粒冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率分別達(dá)到2.7埃和3.2埃，其中2.7埃分辨率的結(jié)構(gòu)是目前世界上通過(guò)冷凍電鏡單顆粒法解析獲得的分辨率最高的膜蛋白結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)工作首次展示了植物C2S2M2型超級(jí)復(fù)合物的精確三維結(jié)構(gòu)，該復(fù)合物總分子量達(dá)到140萬(wàn)道爾頓，是一個(gè)同源二聚體的超分子體系。兩個(gè)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)單體分別包含了28或27個(gè)蛋白亞基、159個(gè)葉綠素分子、44個(gè)類(lèi)胡蘿卜素分子和眾多的其它輔因子。該項(xiàng)工作首次解析了CP24和M-LHCII的結(jié)構(gòu)，并指認(rèn)了M-LHCII所特有的Lhcb3亞基；展示了不同外周捕光蛋白彼此之間以及它們與核心復(fù)合物之間相互識(shí)別和裝配的位點(diǎn)和機(jī)制；在對(duì)豌豆C2S2M2超級(jí)復(fù)合物內(nèi)部高度復(fù)雜的色素網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，揭示了外周天線捕獲光能并向核心復(fù)合物傳遞能量的途徑。

（中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)）

小麥穗型調(diào)控分子模塊解析取得新進(jìn)展

近日，Plant Physiology 在線發(fā)表中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所焦雨鈴研究組和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)王向峰研究組合作的研究論文，在小麥穗型調(diào)控分子模塊解析中取得新進(jìn)展。

小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一，在我國(guó)糧食安全中發(fā)揮著重要作用。研究人員利用前人篩選出的我國(guó)小麥微核心種質(zhì)，通過(guò)轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析和基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析的策略研究了幼穗發(fā)育的基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并驗(yàn)證了其中的關(guān)鍵因子在穗粒數(shù)調(diào)控中的作用。研究結(jié)果得到了多個(gè)與穗粒數(shù)相關(guān)的核心共表達(dá)模塊。研究人員對(duì)其中10個(gè)基因進(jìn)行了過(guò)表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)基因TaTFL1可以延長(zhǎng)幼穗分化時(shí)間，增加小穗數(shù)、小花數(shù)和穗粒數(shù)；過(guò)表達(dá)基因TaPAP2,TaVRS1可以縮短幼穗分化時(shí)間，減少小穗數(shù)、小花數(shù)和穗粒數(shù)。以上研究結(jié)果為研究人員進(jìn)一步解析小麥穗發(fā)育的遺傳調(diào)控提供了理論基礎(chǔ)，并對(duì)有效利用與穗粒數(shù)相關(guān)的分子模塊進(jìn)行了初步技術(shù)驗(yàn)證。

(搜狐)

脫落酸誘導(dǎo)植物抗病研究獲得進(jìn)展

脫落酸（Abscisic acid，ABA，S-ABA）是植物五大內(nèi)源激素之一，在植物生長(zhǎng)發(fā)育中具有重要作用。研究團(tuán)隊(duì)田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用低濃度外源S-ABA(以下簡(jiǎn)稱(chēng)ABA，2～4 mg/L)處理作物后，可提高多種作物的廣譜抗病特性。為研究ABA誘導(dǎo)的抗病分子機(jī)制，研究人員以番茄為材料，整合轉(zhuǎn)錄組及microRNAs（miRNAs）組學(xué)分析外源ABA對(duì)番茄基因表達(dá)的作用。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，外源低濃度的S-ABA(2 mg/L，7.58μmol/L)噴施葉面，引起番茄葉片中大量基因?qū)BA產(chǎn)生響應(yīng)。超過(guò)21,700(約55%)個(gè)unigenes對(duì)ABA產(chǎn)生響應(yīng)，其中約13%的基因（2,787）表達(dá)發(fā)生變化，上調(diào)的為1,952個(gè)，是下調(diào)的2.3倍（下調(diào)的為835個(gè)）。進(jìn)一步分析顯示，ABA不僅能提高非生物脅迫抗性基因的表達(dá)，而且能上調(diào)大多數(shù)抗病相關(guān)基因如NBS-LRRs，AP2/EREBPs，serine/threonine-protein kinases，PAL、PPO、POD、幾丁質(zhì)酶等的表達(dá)，同時(shí)與抗病相關(guān)的水楊酸、乙烯，茉莉酸信號(hào)通路上的基因也上調(diào)。關(guān)聯(lián)miRNAs分析，ABA顯著改變miRNAs的組成和表達(dá)豐度，大多數(shù)miRNAs下調(diào)表達(dá)，相應(yīng)的抗病、抗逆靶基因表達(dá)上調(diào)。miRNAs與靶基因表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，通過(guò)誘導(dǎo)靶基因mRNA的降解或抑制蛋白翻譯參與轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。ABA (S-ABA)誘導(dǎo)植物對(duì)病原菌的抗性，途徑之一可能是通過(guò)調(diào)節(jié)miRNAs和相關(guān)基因的表達(dá)，啟動(dòng)植物的防御機(jī)制，從而引起一系列生理生化變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

（生物谷）

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水稻高產(chǎn)關(guān)鍵基因

上世紀(jì)70年代，日本科學(xué)家提出水稻理想株型的理論，90年代國(guó)際水稻研究所的科學(xué)家在實(shí)踐中得以應(yīng)用和發(fā)展，并培育了一些株型與產(chǎn)量方面具有突破性提升的水稻新品系。研究人員利用國(guó)際水稻研究所培育的理想株型新品系與中國(guó)水稻品種春江06雜交后，根據(jù)其后代的遺傳信息，成功分離并克隆了一個(gè)關(guān)鍵基因NPT1，NPT1能夠調(diào)控水稻理想株型并有潛力增加其產(chǎn)量，將這一個(gè)基因和其他等位基因DEP1聚合導(dǎo)入中國(guó)現(xiàn)有高產(chǎn)水稻品種后，在現(xiàn)有產(chǎn)量基礎(chǔ)上還能進(jìn)一步提高水稻的產(chǎn)量。

（新華網(wǎng)）

痕量植物激素分析研究獲得進(jìn)展

植物激素是植物體內(nèi)合成的調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的信號(hào)分子，準(zhǔn)確檢測(cè)植物體內(nèi)激素的種類(lèi)和含量對(duì)于深入揭示植物生命現(xiàn)象具有至關(guān)重要的作用。研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)極少量植物樣品（亞毫克級(jí)），發(fā)展了一種新型的micro-scale MSPD方法，這種方法集研磨、浸提、凈化于同一離心管中，不需要任何樣品轉(zhuǎn)移步驟，有效地降低了前處理過(guò)程中的損失。同時(shí)，針對(duì)赤霉素本身離子化效率低，研究人員研發(fā)了一種新型的衍生試劑3-溴丙基三甲基溴化銨（BPTAB），通過(guò)化學(xué)衍生后，檢測(cè)靈敏度提高3～4個(gè)數(shù)量級(jí)，是目前的最好水平。這種衍生試劑具有低毒性，這一性質(zhì)使得其在后續(xù)的研究中具有很好的應(yīng)用潛力。該團(tuán)隊(duì)將此方法運(yùn)用到單片擬南芥葉中赤霉素分布的分析中，實(shí)現(xiàn)其空間分布測(cè)定，空間分辨率達(dá)2×2 mm2。此外，該方法對(duì)于其他酸性植物激素的時(shí)空分布測(cè)定也具有適用性。

（中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)）

激光可迅速清除土壤中污染物

美國(guó)科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用激光照射土壤可以分解其中的有機(jī)污染物，效率比傳統(tǒng)方法更高，且成本較低。

美國(guó)東北大學(xué)的研究人員在美國(guó)《應(yīng)用物理學(xué)雜志》新一期上報(bào)告說(shuō)，他們用多孔二氧化硅材料模擬土壤，使其受到有機(jī)化合物DDE的污染，然后用高能紅外激光束照射，發(fā)現(xiàn)DDE從土壤中消失了。

DDE是殺蟲(chóng)劑滴滴涕（DDT）的主要代謝產(chǎn)物之一，能損害動(dòng)物的生殖系統(tǒng)。研究人員說(shuō)，激光照射能在局部產(chǎn)生數(shù)千攝氏度的高溫，足以破壞DDE分子的化學(xué)鍵，使其分解成水和二氧化碳等。

與現(xiàn)有手段相比，新方法可以就地清除土壤中的污染物，無(wú)須把被污染的土壤挖出、運(yùn)走，清除污染后再運(yùn)回來(lái)填埋，僅此一項(xiàng)就可以顯著降低成本。研究人員設(shè)想，未來(lái)可以開(kāi)發(fā)出車(chē)載激光設(shè)備，配備松土機(jī)械，便捷高效地凈化土壤。

這種方法理論上適用于所有類(lèi)型的污染物，調(diào)節(jié)激光頻率使其與特定分子的吸收光譜吻合，可以有選擇地清除土壤中的有害物質(zhì)。不過(guò)研究人員說(shuō)，對(duì)其他污染物的清除效果尚需進(jìn)一步證實(shí)。

(新華網(wǎng))