農(nóng)林科技

近十年來青藏高原的古植物進(jìn)展評(píng)述

中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園古生態(tài)研究組周浙昆、蘇濤等人系統(tǒng)總結(jié)了近十年來青藏高原古植物研究的最新進(jìn)展，并對(duì)未來的研究方向提出了展望。相關(guān)成果發(fā)表于《中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)》（Science China-Earth Sciences）。文章指出植物化石在青藏高原形成過程、植物系統(tǒng)演化和高原生物多樣性格局演變的研究中，發(fā)揮著不可替代的作用。由于青藏高原范圍廣袤，現(xiàn)有的化石記錄仍不足以揭示這一區(qū)域古環(huán)境和生命的協(xié)同演化全貌，青藏高原古植物學(xué)研究仍舊任重道遠(yuǎn)。未來需要繼續(xù)開展更加深入的系統(tǒng)古植物研究，特別注重一些關(guān)鍵疑難類群的分類鑒定，并構(gòu)建高精度的年代學(xué)框架，提升青藏高原新生代古植物學(xué)研究的水平。

近十年來西藏新生代植物的部分重要發(fā)現(xiàn)（圖片來源于中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園網(wǎng)站）

青藏高原在古近紀(jì)是植物區(qū)系交流的十字路口（圖片來源于中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園網(wǎng)站）

楊樹響應(yīng)低氮脅迫的新機(jī)制

東北林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李成浩教授研究團(tuán)隊(duì)和生命科學(xué)學(xué)院李玉花教授研究團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)現(xiàn)大青楊在低氮脅迫下對(duì)硝酸鹽、磷酸鹽和鐵的協(xié)調(diào)吸收新機(jī)制，使得楊樹適應(yīng)氮匱乏環(huán)境。相關(guān)成果發(fā)表于《植物學(xué)報(bào)》（Journal of Integrative Plant Biology）。楊樹是世界中緯度地區(qū)栽植面積最大、木材產(chǎn)量最高的速生用材樹種之一。楊樹生長(zhǎng)需要多種養(yǎng)分，其中氮是限制楊樹生長(zhǎng)最主要的營(yíng)養(yǎng)元素之一；目前多數(shù)人工林營(yíng)建的立地條件較差，可利用氮不足，不能滿足生長(zhǎng)需求。提高楊樹在低氮素供應(yīng)條件下的氮素利用效率，將有助于緩解其對(duì)營(yíng)養(yǎng)貧瘠土壤的壓力，使楊樹在低氮條件下能夠保持快速生長(zhǎng)。

大豆分枝數(shù)的調(diào)控機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所田志喜研究組和廣州大學(xué)孔凡江課題組研究員合作，通過連續(xù)兩年對(duì)2400多份大豆自然種質(zhì)資源的分枝數(shù)進(jìn)行表型鑒定，利用全基因組關(guān)聯(lián)分析挖掘到大豆分枝數(shù)主效控制基因Dt2。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。大豆（Glycine max）起源于中國(guó)，是我國(guó)乃至世界上重要的糧油飼兼用作物，為全球供應(yīng)了一半以上的油料產(chǎn)量和近四分之一的植物蛋白。目前，中國(guó)是世界上最大的大豆進(jìn)口國(guó)，對(duì)外依賴性高，提升我國(guó)大豆產(chǎn)能已經(jīng)成為保障我國(guó)糧食安全迫在眉睫的重大任務(wù)。研究人員發(fā)現(xiàn)Dt2敲除突變體可打破緯度帶的限制，提高大豆的地區(qū)適應(yīng)性和產(chǎn)量。

水稻柱頭外露率調(diào)控基因挖掘與利用研究

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院沈榮鑫/王海洋團(tuán)隊(duì)提出了一種挖掘柱頭外露基因的新策略，并鑒定到了3個(gè)調(diào)控柱頭外露率的關(guān)鍵基因。相關(guān)成果發(fā)表于《植物生物技術(shù)雜志》（Plant Biotechnology Journal）。在水稻雜交制種過程中，高柱頭外露率的不育系是提高制種產(chǎn)量的關(guān)鍵。雖然已經(jīng)報(bào)道了大量與柱頭外露率相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)，但極少有基因被克隆和功能表征，嚴(yán)重阻礙不育系柱頭外露率的遺傳改良和育種效率的提高。新研究提出一種挖掘柱頭外露新基因的有效策略，通過對(duì)已克隆的粒型基因的系統(tǒng)分析，鑒定到了調(diào)控柱頭外露率的關(guān)鍵基因GS3、GW8和GS9，并進(jìn)一步探究突變體柱頭外露率提高的細(xì)胞與分子基礎(chǔ)。

梅花花期調(diào)控研究

北京林業(yè)大學(xué)張啟翔教授團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了梅花PmSBP1/6基因生物學(xué)功能，提出miR156-PmSBPs-PmSOC1調(diào)控梅花開花時(shí)間的模型，為后續(xù)梅花花期調(diào)控研究提供了參考。相關(guān)成果發(fā)表于《國(guó)際分子科學(xué)雜志》（International Journal of Molecular Sciences）。梅花（Prunus mume）為薔薇科李屬植物，在我國(guó)已有3000多年的栽培歷史，居中國(guó)十大名花之首。梅花花期早，可在晚冬及早春時(shí)節(jié)開花。SBP作為重要的開花調(diào)控因子，其在梅花花期調(diào)控中的作用尚未明確。論文以梅花早花品種“三輪玉碟”為實(shí)材，提出新的調(diào)控梅花開花時(shí)間的模型，探究了梅花PmSBP基因在梅花開花中的作用。

梅花PmSBP6基因在煙草中過表達(dá)表型（北京林業(yè)大學(xué)網(wǎng)站）

植物木質(zhì)部鐵運(yùn)輸?shù)男聶C(jī)制

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)徐仲瑞、趙方杰、汪鵬等人發(fā)現(xiàn)了亞鐵氧化酶LPR1和LPR2在植物中新的生理功能，揭示了植物在木質(zhì)部長(zhǎng)距離鐵運(yùn)輸過程中維持鐵移動(dòng)性的新機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于《分子植物》（Molecular Plant）。鐵是植物和人體必需的微量元素，農(nóng)作物缺鐵是常見的現(xiàn)象。植物源食物是人類膳食鐵攝入的主要來源之一，明確植物鐵吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。木質(zhì)部是根系吸收的鐵向地上部各組織器官分配的主要途徑。研究發(fā)現(xiàn)擬南芥亞鐵氧化酶LPR1和LPR2參與了木質(zhì)部中Fe（Ⅱ）的氧化，促進(jìn)Fe（Ⅲ）-檸檬酸螯合物的形成，從而確保Fe（Ⅲ）-檸檬酸螯合物的穩(wěn)定性，對(duì)木質(zhì)部鐵運(yùn)輸?shù)臅惩ㄆ鸬疥P(guān)鍵作用。

蘋果低溫脅迫響應(yīng)及抗性調(diào)控研究

西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院馬鋒旺教授團(tuán)隊(duì)揭示了MdbHLH4通過調(diào)節(jié)CBF和CAX家族基因表達(dá)及ICE1蛋白的泛素化降解，負(fù)調(diào)控蘋果耐寒性的分子機(jī)理。相關(guān)成果發(fā)表于《植物生理學(xué)》（Plant Physiology）。冬季凍害及春季倒春寒引起的低溫傷害嚴(yán)重影響蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)，低溫成為限制我國(guó)蘋果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要環(huán)境因子之一。挖掘蘋果低溫脅迫響應(yīng)關(guān)鍵基因并解析其調(diào)控機(jī)理，能夠?yàn)樘O果的抗逆分子育種提供理論依據(jù)和基因資源。論文揭示了MdbHLH4通過抑制MdCBF1/3的表達(dá)和MdICE1L的啟動(dòng)子結(jié)合能力，以及通過促進(jìn)MdCAX3L-2表達(dá)和MdICE1L泛素化降解，從而負(fù)調(diào)控蘋果耐寒性分子機(jī)理。

機(jī)器學(xué)習(xí)算法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)紫花苜蓿秋眠性

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所飼草育種與栽培科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)探索了機(jī)器學(xué)習(xí)算法在紫花苜蓿基因組預(yù)測(cè)中應(yīng)用的可行性，構(gòu)建了基于紫花苜蓿秋眠性狀基因組的最佳預(yù)測(cè)模型，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了紫花苜蓿的秋眠性，為紫花苜蓿分子育種提供了新思路。相關(guān)成果發(fā)表于《園藝研究》（Horticulture Research）。紫花苜蓿被譽(yù)為“牧草之王”，是草食動(dòng)物的重要蛋白牧草。秋眠性是影響紫花苜蓿秋季再生性和產(chǎn)量的重要性狀，對(duì)紫花苜蓿育種具有重要價(jià)值。論文對(duì)5種預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了分析比較和交叉驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)SVM linear預(yù)測(cè)模型具有高準(zhǔn)確率和最佳回歸系數(shù)。新模型平均表型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率可達(dá)64.1%。