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培育最理想的水稻

水稻株型的構成元素主要包括株高、分蘗（即分枝）數(shù)目、分蘗角度和穗型等。水稻株型的形成既受到遺傳因素（基因）的嚴格控制，同時也受到植物激素等內部生理因素和生長環(huán)境因素的調控。今天，育種學家在長期水稻育種實踐中，總結出理想株型的模式：根系發(fā)達、莖稈強壯、分蘗數(shù)適中、無效分蘗（即不產生谷穗的分蘗）少、穗粒數(shù)多等。

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李家洋團隊及其合作者對水稻株型進行了二十余年的研究，發(fā)現(xiàn)了水稻株型形成的基本原理并探索了在育種實踐中的應用。其中最突出的貢獻是與中國水稻研究所錢前研究員團隊、中國科學院上海植物生理與生態(tài)研究所何祖華研究員團隊等合作發(fā)現(xiàn)了水稻理想株型形成的奧秘，并直接用于水稻分子育種。

李家洋等發(fā)現(xiàn)“理想株型”（IPA1）基因是一個復雜網(wǎng)絡的核心組分，直接調控水稻理想株型的形成。在此基礎上，李家洋等將IPA1的不同遺傳變異形式直接用于分子育種，獲得了莖稈粗壯抗倒伏、無效分蘗減少、穗子增大等具有理想特征的新材料和新品種，從而在理論和應用兩方面建立了水稻“理想株型”調控模型，并為其他禾谷類作物育種提供了理論模式。

李家洋團隊發(fā)現(xiàn)水稻D53蛋白是獨腳金內酯信號轉導的負調控元件，而獨腳金內酯本身促進D53蛋白降解，以此解除對獨腳金內酯信號途徑的抑制。通過這種精巧的反饋模式，精確地調控水稻的分蘗數(shù)目。該項發(fā)現(xiàn)是獨腳金內酯信號通路及其調控水稻株型發(fā)育研究領域的重大突破。

李家洋團隊經過艱苦的努力，發(fā)現(xiàn)D53和IPA1位于同一個調控網(wǎng)絡中，且D53蛋白直接調控IPA1蛋白的生物學活性，進而調控該復雜網(wǎng)絡中的其他基因并控制水稻分蘗。該研究為水稻株型形成復雜調控網(wǎng)絡中的2個核心組分畫上了一條靚麗的連接線，是該領域的另一項重大科學突破。相關研究成果于近日在《細胞研究》雜志在線發(fā)表。

（光明日報）

科研人員解析大豆灰斑病菌基因組信息

大豆灰斑病，又稱褐斑病、蛙眼病，由真菌引起，是一個世界性的病害，大豆灰斑病菌引起的病害在東北地區(qū)造成的產量損失在10%～30%之間。在阿根廷和巴西等國，據(jù)報道損失可達60%以上。

中科院微生物所劉俊課題組和黑龍江大學馬淑梅教授合作，在田間分離了多個致病的生理小種，其中發(fā)現(xiàn)的1號生理小種具有很強的致病性，是黑龍江地區(qū)的一個主要致病優(yōu)勢小種，正常年份引起的產量損失可達30%。劉俊課題組利用單分子實時測序技術對該菌進行了全基因組測序，LC-MS/MS分析也顯示了這些次生代謝類物質在真菌侵染過程中產生，可能與其致病力有關。

進一步的分析發(fā)現(xiàn)，該病菌基因組編碼的細胞壁降解酶的基因與其他真菌相比，數(shù)量相對較少，研究還發(fā)現(xiàn)該菌基因組編碼了約233個效應蛋白。隨機挑選的50個效應蛋白中，約1/3參與了對大豆的免疫抑制，說明這些效應蛋白對該菌的致病性有重要意義。

該研究成果已在線發(fā)表在基因組學領域國際重要期刊《DNA Research》上。

（中國科學院大學網(wǎng)）

科學家揭示植物干細胞調控新機制

近日，中國科學技術大學生命科學學院趙忠課題組研究揭示了植物干細胞調控的新機制。研究表明，超氧根和過氧化氫作為新的信號調控植物干細胞的維持與分化。在植物莖頂端分生組織（SAM）中，超氧根主要在干細胞CZ富集，而過氧化氫主要在分化細胞PZ富集，這種分布模式依賴于一系列活性氧代謝基因在SAM中特異表達模式，研究發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的超氧化物歧化酶特異在分化細胞PZ表達而過氧化物酶在干細胞CZ特異表達。該研究揭示這種新的干細胞調控的信號可能在植物和動物中是保守的，并為研究ROS-介導的干細胞命運的調控機制提供了理論基礎。

該研究是在科技部、中科院以及國家自然科學基金委的資助下完成的。研究發(fā)表在《EMBO Journa》上。

（中國科學技術大學網(wǎng)）

水稻BR信號和株型調控取得進展

中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所科研人員首次發(fā)現(xiàn)水稻轉錄因子OsWRKY53能夠正向調控BR信號，OsWRKY53基因過表達轉基因水稻（OsWRKY53-OE）呈現(xiàn)出葉傾角增大、種子增大、其葉傾角對外源的BR處理超敏感等一系列BR信號增強的表型；而突變體（OsWRKY53）表現(xiàn)出葉傾角變小、種子變小、株高變矮、其葉傾角對外源的BR處理敏感性下降等一系列BR信號缺陷的表型。這說明OsWRKY53是BR信號的一個新的正調控因子。進一步研究分析發(fā)現(xiàn)，OsWRKY53與絲裂原激活蛋白激酶OsMAPK6之間存在互作關系，并且OsMAPK6能夠磷酸化OsWRKY53。體外激酶測定實驗分析發(fā)現(xiàn)，OsWRKY53N端SP cluster序列中的Ser是主要的OsMAPK6磷酸化位點。將其中的Ser突變成Ala后，由于不能被OsMAPK6磷酸化，OsWRKY53（SA）過表達轉基因水稻表現(xiàn)出與野生型類似的表型；而將其中的Ser突變成Asp后，由于能夠被OsMAPK6組成型磷酸化，OsWRKY53（SD）過表達轉基因水稻呈現(xiàn)出更加顯著的BR信號增強的表型。這說明OsWRKY53被OsMAPK6磷酸化是其發(fā)揮BR信號正調控因子功能的關鍵。

研究揭示了水稻轉錄因子OsWRKY53能夠正向調控BR信號和水稻株型，這不僅豐富了BR信號轉導通路，而且挖掘了OsWRKY53未被報道的生物功能，對不同激素之間信號識別、信號交流和信號轉導提供新的研究思路和研究視角，具有重要的理論和應用價值。

研究成果在線發(fā)表在《Plant Physiology》上，相關工作得到了國家自然科學基金、中科院先導專項、黑龍江省自然科學基金和中科院百人計劃的資助。

（搜狐網(wǎng)）

袁隆平宣布重大成果：水稻親本去鎘技術獲突破

“近期我們在水稻育種上有了一個突破性技術，可以把親本中的含鎘或者吸鎘的基因‘敲掉’，親本干凈了，種子自然就干凈了?！苯眨?017年國家水稻新品種與新技術展示現(xiàn)場觀摩會上，中國工程院院士、“雜交水稻之父”袁隆平宣布了這項重大成果。

（中國農業(yè)新聞網(wǎng)-農民日報）

國家重點研發(fā)計劃專項“種子繁育技術裝備研發(fā)”在青島啟動

近日，國家重點研發(fā)計劃專項“種子繁育技術裝備研發(fā)”近日在青島啟動，這個項目由青島農業(yè)大學牽頭主持，計劃2020年12月完成。

目前我國種子繁育技術受機械化水平制約，新品種的推出周期、種子品質均落后于歐美發(fā)達國家。因此，亟須研究包括小區(qū)精量播種、去雄授粉、高凈度收獲、精細選別、活性和健康檢測等關鍵技術裝備，盡快提升種子繁育的機械化效率與精度。

“種子繁育技術裝備研發(fā)”項目將針對種子繁育過程中存在的種子質量低、制種成本高、生產效率低等問題，提高種子繁育生產率與作業(yè)精度，降低作業(yè)成本；在國家重點育種基地試驗示范，建立高品質、高效率的種子繁育與加工機械化農業(yè)生產技術體系，以保障優(yōu)質品種的選育，構建更加規(guī)?；I(yè)化、機械化、標準化的種子繁育工程技術裝備體系。

據(jù)了解，這個項目由青島農業(yè)大學聯(lián)合農業(yè)部規(guī)劃設計研究院、北京農業(yè)信息技術研究中心等3家科研院所，以及中國農業(yè)大學、浙江大學等6所高校和5家企業(yè)組成的創(chuàng)新團隊共同承擔。

（新華社）

小麥穗型調控分子模塊解析取得新進展

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所焦雨鈴研究組和中國農業(yè)大學王向峰研究組合作，利用前人篩選出的我國小麥微核心種質，通過轉錄組關聯(lián)分析和基因共表達網(wǎng)絡分析的策略研究了幼穗發(fā)育的基因表達調控網(wǎng)絡，并驗證了其中的關鍵因子在穗粒數(shù)調控中的作用。研究結果得到了多個與穗粒數(shù)相關的核心共表達模塊。研究人員對其中10個基因進行了過表達分析，發(fā)現(xiàn)過表達基因 TaTFL1可以延長幼穗分化時間，增加小穗數(shù)、小花數(shù)和穗粒數(shù)；過表達基因TaPAP2，TaVRS1 可以縮短幼穗分化時間，減少小穗數(shù)、小花數(shù)和穗粒數(shù)。以上研究結果為研究人員進一步解析小麥穗發(fā)育的遺傳調控提供了理論基礎，并對有效利用與穗粒數(shù)相關的分子模塊進行了初步技術驗證。環(huán)球

（中國科學院網(wǎng)）

CRISPR編輯技術能“定制”農作物

基因編輯技術不僅可用于疾病治療，在農業(yè)育種領域也極具應用潛力。美國冷泉港實驗室研究人員日前的一項新實驗表明，使用CRISPR-Cas9基因編輯技術（簡稱CRISPR編輯技術），編輯農作物“產量”基因的啟動子，可對作物數(shù)量性狀產生微妙影響。研究人員稱，育種專家可以利用這種手段“定制”農作物，以適應不同環(huán)境，從而提高作物產量。

啟動子是基因的一個組成部分，可以控制基因表達的起始時間和表達程度。研究人員稱，利用基因編輯技術，通過基因啟動子對作物基因表達進行微調，而不是刪除基因或鈍化其編碼蛋白質的能力，可更靈活地改善作物的數(shù)量性狀。育種者可以根據(jù)種植環(huán)境的差異來“定制”作物，選擇最理想的變異，以最大程度提高作物產量。

研究人員刊發(fā)在《細胞》雜志上的論文稱，他們以番茄為對象進行了實驗，使用CRISPR“剪刀”對番茄基因組序列進行多次切割，在三個基因啟動子中創(chuàng)建出不同的突變組，這些突變會影響番茄的果實尺寸、分枝結構和整個植株形態(tài)，而這些性狀和產量密切相關。研究人員稱，可通過調整這些性狀特征，達到使番茄增產目的。

領導該項研究的扎卡里·李普曼教授指出，隨著人口數(shù)量增長，目前農作物產量的增長速度將無法滿足人類未來需求。農作物在自然演進過程中，不會有太多的基因變異產生，而沒有足夠的基因變異，尤其是那些可能涉及幾十個基因、與產量密切相關的主要性狀的變異，育種專家也沒辦法培育出高產的作物種子。即使發(fā)現(xiàn)了有益的基因變異，要將其轉化為最好的作物品種，使用傳統(tǒng)的育種手段，也需要大量的時間，還必須每年不斷地改進。而利用基因編輯技術，則可以直接產生和選擇最理想的變異，控制基因活性，不僅可以加速作物的改良，同時還使其結果更可以預測。

研究人員稱，他們的這一方法，不只對番茄品種的改良有效，也可用于包括水稻、玉米、高粱和小麥在內的多種農作物。

（基因農業(yè)網(wǎng)）

植物耐旱耐鹽非編碼RNA找到

美國科學家發(fā)現(xiàn)，一種長鏈RNA（核糖核酸）能增強實驗植物擬南芥耐受干旱和鹽分的能力，這項發(fā)現(xiàn)將有助于開發(fā)農林植物新品種。

RNA通常由DNA（脫氧核糖核酸）轉錄而成，在生物體內普遍存在。美國得克薩斯農業(yè)與機械大學近日發(fā)布新聞公報說，該校研究人員新發(fā)現(xiàn)的長鏈RNA屬于非編碼RNA，不參與編碼蛋白質，但能調節(jié)其他基因表達，提高植物對惡劣環(huán)境耐受力。

研究人員說，這種RNA被稱為DRIR，正常情況下在植物體內含量較少，但是當植株遇到干旱或高鹽分等壓力環(huán)境時，其水平就會上升。使用一種抑制植物生長、促進葉子脫落的激素——脫落酸，可人為提高植物體內DRIR的水平。

實驗表明，用脫落酸使擬南芥體內DRIR含量上升可顯著提高缺水或氯化鈉含量較高的土壤里植株的生存率。此外，有一種基因變異可增強DRIR的表達，同樣具有增強植株耐旱、耐鹽能力的效果?；蚍治鲲@示，植物體內高水平的DRIR改變了許多基因表達，影響植株的水分輸送、抗壓能力和脫落酸信號傳導等。

相關論文已發(fā)表在新一期美國《植物生理學》雜志上。

（新華網(wǎng)）

孟山都推動農業(yè)數(shù)據(jù)科學平臺轉型

2013年，孟山都公司收購氣候公司時，這家公司向美國農民提供一項名為“Climate BasicTM”的基于互聯(lián)網(wǎng)和移動端的免費服務，通過先進的數(shù)據(jù)科學向農民提供從土壤濕度到農作物生長周期到當前與未來天氣的田間數(shù)據(jù)，以此來幫助農民優(yōu)化日常決策。

據(jù)介紹，2017年Climate FieldViewTM數(shù)字農業(yè)平臺應用農田面積達7.2億畝，其中付費使用面積達2.1億畝。

現(xiàn)在，孟山都公司正將這一數(shù)字農業(yè)平臺拓展到更多國家。2017年，該平臺覆蓋加拿大約300萬畝農田；同年5月，該平臺在巴西發(fā)布，與100名農民合作進行了600萬畝農田的測試；2017年，在歐洲發(fā)布測試版，并收購了歐洲的農場數(shù)據(jù)管理軟件公司VitalFields。

（科技日報）