植物與植物生態

開發方法助力小麥等大基因組作物核心基因組低成本組裝及新基因挖掘

中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所張一婧研究組與中科院遺傳與發育生物學研究所童依平研究組合作，開發并優化實驗與計算流程，實現低成本組裝小麥等大基因組作物的核心基因組。研究論文發表于Nucleic Acids Research。植物高度的遺傳多態性為分子育種提供了豐富的遺傳資源，確定重要農藝性狀的根本方法在于比較不同群體或比較栽培種和野生種間遺傳多態性與表型的關聯。開發不依賴參考基因組直接捕獲基因及調控區序列的簡化基因組測序方法對于研究多態性高的群體具有重要價值。該方法不依賴參考基因組序列，直接捕獲基因及調控區序列，極大降低群體核心基因組拼接的成本，提高效率。

調控基因活性的重要表觀修飾普遍富集在基因及啟動子區（圖A-B），通過免疫共沉淀技術及優化拼接方案從而有效獲得基因及附近序列（圖C）。對小麥中國春品種進行核心基因組組裝獲得的片段與基因區域高度吻合（圖D），能夠高效挖掘新基因（圖E-F）、調控區域（圖G）及多態性位點（圖H-J）。（圖片來源于中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所）

樹木春季物候沿海拔對氣候變暖的響應機制

中國科學院華南植物園森林生態與模擬研究組研究員黃建國等通過分析溫帶5個優勢樹種的652000條春季物候數據，發現春季物候對海拔梯度的響應呈非線性趨勢，相關論文發表于Global Change Biology。全球變化下了解樹木物候在時空尺度對氣候變暖的響應及其背后驅動機制對科學評估全球森林生態系統生產力、固碳潛力及森林可持續發展至關重要。由于不同海拔的溫度變化差異較大，以及物種對這些變化響應的差異，不同海拔梯度的物候越來越趨于一致。該研究闡釋了樹木物候在海拔梯度上的差異以及內在機理，為精確預測樹木物候對全球變暖的響應提供了依據。

生態恢復中樹種選擇及種植周期對土壤質量的影響

中國科學院昆明植物研究所許建初研究組對昆陽磷礦恢復系統中主要的4個樹種（榿木，黑荊木，松樹及柏樹）其年代序列（5-10年、20-25年）進行了土壤生物及非生物特性的研究，相關論文發表在Land degradation and development。金屬和礦物的露天開采活動影響了地球表面的廣大地區，并留下了高度干擾和退化的景觀。退化的礦區廢棄地植被恢復正逐漸成為生態恢復的熱點問題。植被恢復的種植周期比植被樹種組成對土壤的生物及非生物特性影響更為顯著。而植被對于土壤的改善效應在20年后才開始顯著顯現，因此對礦區生態恢復的長期監控及逐步調整對于提高生態恢復效應非常重要。

種子植物進化關系研究進展

中國科學院植物研究所汪小全研究組確立了種子植物的深層進化關系，為未來種子植物的形態和分子研究提供了一種進化框架，相關論文發表于Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences。現存種子植物包括蘇鐵類、銀杏類、松柏類、倪藤類和被子植物五大支系，其中前四支為裸子植物。多種分析的結果高度一致，倪藤類是松科植物的姐妹群（倪藤—松假說，Gnepine hypothesis）。研究還發現倪藤類與被子植物的分子進化速率相似，遠高于其他種子植物，表明倪藤類與被子植物可能經歷了相同的選擇壓。倪藤類與被子植物間發生了分子趨同或同塑進化，導致了以往研究中倪藤類系統位置的巨大爭議。

植物miRNA合成調控領域研究進展

中國科學院青島生物能源與過程研究所李勝軍研究組與遺傳發育所李云海研究組、內布拉斯加大學于彬實驗室合作，利用生物化學、分子生物學和遺傳學的手段，鑒定了SMA1調控miRNA合成的重要功能，研究成果發表于Nucleic Acids Research。SMA1在miRNA合成的多個層面發揮功能：（1）調控RNA聚合酶II介導的pri-miRNA轉錄；（2）與DCL1加工復合體互作影響pri-miRNA的加工；（3）調控DCL1pre-mRNA內含子的剪切，進而影響DCL1蛋白的表達水平。研究揭示了SMA1基因調控miRNA合成的新功能，也將為利用生物技術的手段改善農藝性狀提供理論基礎。

SMA1在miRNA生物合成和mRNA代謝中的角色模型（圖片來源于中國科學院青島生物能源與過程研究所）

極端干旱環境下胡楊克隆水分整合研究進展

中國科學院新疆生態與地理研究所“荒漠與綠洲生態國家重點實驗室”陳亞寧研究員團隊，發現應對極端干旱條件，胡楊也有“舐犢之情”，研究論文發表于Journal of Geophysical Research。胡楊母株與其克隆幼株間存在顯著的以頂向傳輸為主的水分生理整合。通過水分整合，胡楊克隆幼株可以從母株獲取遠大于同一生長環境下實生胡楊幼株根系自身平均獲取的水量，甚至能夠獲取與母株相似的深層土壤水，從而使得胡楊克隆幼株相比實生幼株保持有相對更高的葉片水分含量與葉水勢；在極端干旱生境下的這種水分獲取及利用策略使胡楊克隆幼株較實生幼株保持更高的生存優勢。

水稻品質與產量關系遺傳研究進展

中國科學院合肥物質科學研究院技術生物與農業工程研究所吳躍進研究組與中國科學院遺傳與發育生物學研究所傅向東研究組合作，利用秈稻品種93-11和粳稻品種日本晴構建的重組自交系，通過高通量測序的方法繪制出一張產量與品質相關基因的高密度連鎖圖譜。研究論文發表于Journal of Genetics and Genomics。水稻是重要的糧食作物，提高產量和改善品質是育種家的追求。但是“高產不優質，優質不高產”是水稻育種的一個瓶頸問題。合作團隊利用QTL（數量性狀位點）分析鑒定出多個控制粒型和稻米品質的QTL位點，進一步的圖位克隆鑒定到五個能正向或負向影響粒型及稻米品質的主效QTL。

中國野生秋海棠屬植物的多樣性與保育情況

中國科學院上海辰山植物科學研究中心觀賞植物資源及創新利用研究組對我國秋海棠屬的物種分類、多樣性、種類瀕危狀況、遷地保護等進行了全面論述，分析了當今物種保護面臨的挑戰，提出了科學有效的秋海棠屬野生植物保護策略；研究論文發表于Plant Diversity。根據近幾年的野外調查發現，中國秋海棠屬物種數量估計有250～300種。中國秋海棠種類在生長環境、習性、植株大小、葉型葉色、花和果實等形態均極具多樣性。由于該屬的大多數物種狹域分布，且分布往往孤立或碎片化，很容易受氣候變化和工農業活動的干擾。科學有效地保護中國秋海棠屬植物，還有更多的工作要開展。