研究發(fā)現(xiàn)褪黑素可提高植物重金屬鎘抗性

近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所研究員吳麗芳課題組在研究植物對重金屬鎘抗性調(diào)控機理方面取得進展。該研究發(fā)現(xiàn)一種重要生物激素褪黑素，可顯著增加植物對重金屬鎘抗性，施用褪黑素的植物在含重金屬土壤上的長勢、產(chǎn)量等重要農(nóng)藝性狀得到顯著提高。該成果為土壤重金屬污染綜合治理提供了新途徑，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于國際期刊Molecules。

通過研究發(fā)現(xiàn)，植物中存在一系列褪黑素合成關(guān)鍵基因，這些基因表達水平和內(nèi)源褪黑素合成受重金屬鎘脅迫后表達上調(diào)，褪黑素進一步激活內(nèi)源過氧化物清除系統(tǒng)，特異性地增強APX和SOD兩種抗氧化酶表達，從而提高抗逆能力。研究還發(fā)現(xiàn)褪黑素可顯著促進植物根生長，增強植株逆境抗性。該研究對闡明新型植物激素-褪黑素在植物逆境調(diào)控上的作用具有重要意義。

（中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院）

水稻自私基因首次被發(fā)現(xiàn)

近日，《科學(xué)》在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)合作的研究成果，宣布水稻自私基因首次被發(fā)現(xiàn)，并創(chuàng)造性地運用自私基因模型揭示了水稻雜種不育現(xiàn)象。此次是首次在植物中發(fā)現(xiàn)自私基因。

自私基因是指雙親雜交后，父本或母本中能控制其自身DNA片段優(yōu)先遺傳給后代的基因。它使親本自身的遺傳信息能更多、更快地復(fù)制，并更多地傳遞給子代，其遺傳不符合孟德爾遺傳規(guī)律。萬建民院士指出，其所在團隊以亞洲栽培稻粳稻品種和南方野生稻為研究材料，系統(tǒng)解析了野生稻與栽培稻間雜種不育問題與遺傳特性。

該研究闡明了自私基因在維持植物基因組的穩(wěn)定性和促進新物種的形成中的分子機制，探討了毒性—解毒分子機制在水稻雜種不育上的普遍性，為揭示水稻秈粳亞種間雜種雌配子選擇性致死的本質(zhì)提供了理論借鑒，并有助于創(chuàng)制廣親和的水稻新種質(zhì)，實現(xiàn)秈粳交雜種優(yōu)勢的有效利用

（中國科學(xué)報）

水稻種植如何降低鎘

日前，四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所涂仕華等人在《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》發(fā)表文章稱，結(jié)合水稻生長早期降鎘措施，在水稻抽穗-成熟期采取措施降低土壤中的鎘，就能有效降低稻米中的鎘含量。

這是因為，水稻的莖稈和根系是其鎘的主要儲存和輸出場所，籽粒中的鎘來自齊穗前各器官鎘的轉(zhuǎn)移和土壤/介質(zhì)中鎘的吸收和直接運輸，抽穗后從根運送到莖稈和穗部的鎘直接進入氣生器官(除糙米以外地上部器官)，而不影響糙米中鎘的累積。

鎘是毒性最強的重金屬之一。一旦土壤受到鎘污染，就很難消除，只能在各種形態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化、遷移或富集。鎘經(jīng)過食物鏈的傳遞進入人體并累積，會致癌、突變、致畸、動脈硬化等。

該研究在廣漢市進行，試驗田土壤為老沖積黃壤與紫色土坡積物混合物發(fā)育而成的水稻土 ，也是鎘污染土地。作者指出，水稻抽穗-成熟期是水稻鎘污染防控的關(guān)鍵時期，采取恰當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝措施降低土壤中鎘的有效性以及根系吸收和向籽粒的直接運輸量，是實現(xiàn)水稻安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。

（基因農(nóng)業(yè)網(wǎng)）

華南植物園“一種高效誘導(dǎo)雜種檀香體細(xì)胞胚胎發(fā)生與植株再生的方法”獲發(fā)明專利

近日獲悉，由中國科學(xué)院華南植物園張新華等科研人員完成的“一種高效誘導(dǎo)雜種檀香體細(xì)胞胚胎發(fā)生與植株再生的方法”獲得國家發(fā)明專利授權(quán)（專利號：ZL201610038247.1）。

該發(fā)明選用優(yōu)良栽培雜種檀香幼嫩莖作為外植體，采用分次消毒程序進行外植體的表面消毒可獲得較高的成功率。消毒成功的無菌外植體在含有2，4-D的胚性愈傷組織培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，誘導(dǎo)出纖維狀胚性愈傷組織，再轉(zhuǎn)移到體細(xì)胞胚誘導(dǎo)、成熟、萌發(fā)、植株再生培養(yǎng)基上培養(yǎng)，3個月后可以獲得再生植株。繁殖周期短、數(shù)量多、穩(wěn)定性高的特點，解決了雜種檀香組織培養(yǎng)繁殖種苗中存在的繁殖效率不高的問題，將為開展雜種檀香種苗快速繁殖提供育苗技術(shù)，也可為高效的基因轉(zhuǎn)化提供再生途徑。該發(fā)明具有操作性強、繁殖效率和應(yīng)用價值高等優(yōu)點。

（中國科學(xué)院網(wǎng)）

全球多個機構(gòu)研究基因編輯培育優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物

全球已有多家公司和數(shù)個科學(xué)家開始研究如何使用CRISPR技術(shù)為生物進行基因編輯，旨在培育更優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物。

瑞典科學(xué)家史蒂凡·詹恩森（Stefan Jansson）已開始使用這技術(shù)培育更能抵抗害蟲侵蝕的蔬菜。中國則有科研人員開始用這技術(shù)培育更能抵抗肺結(jié)核病菌感染的牛。此外，全球最大的種子公司孟山都（Monsanto）和杜邦子公司Pioneer等則希望使用上述技術(shù)培育更具韌性的農(nóng)作物。

在立法管制方面，美國農(nóng)業(yè)部2018年3月底發(fā)布聲明，指無意監(jiān)管使用CRISPR基因編輯技術(shù)培育的蔬菜。換言之，這類蔬菜不會受到和基因改造生物（Genetically Modified Organism）一樣的管制。

澳大利亞ABC新聞網(wǎng)站今年初則報道，經(jīng)過一年技術(shù)檢討后，衛(wèi)生部監(jiān)管官員提議政府放寬與CRISPR等基因編輯技術(shù)相關(guān)的條例，有關(guān)修改建議仍在咨詢階段。其中一項最具顛覆性的改變就是基因編輯將不會被視為“基因改造”。

（聯(lián)合早報）

研究發(fā)現(xiàn)植物免疫通路的新機制

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所周儉民研究組發(fā)現(xiàn)同源蛋白MAPKKK3和MAPKKK5同為MPK3/6途徑組份，作用于多個PRR下游。定位于胞質(zhì)的類受體激酶第七亞家族（receptor-like cytoplasmic kinase subfamily VII, RLCK VII）成員，直接磷酸化MAPKKK5的Ser599，從而正調(diào)控PRR介導(dǎo)的MAPK激活、下游基因表達及植物的抗病性。有意思的是，激活后的MPK6能通過正反饋，進一步磷酸化MAPKKK5的Ser682和Ser692位點，由此增強MPK3/6通路的活性和抗病性。此外，MPK4級聯(lián)通路也受到類似調(diào)控。RLCKs VII成員和MPK4通過磷酸化MEKK1的Ser603位點，正調(diào)控MPK4通路的活性。該研究揭示了PRR激活MAPK級聯(lián)反應(yīng)的分子機制。

該研究結(jié)果于6月6日在線發(fā)表于The Plant Cell雜志。

（中國科學(xué)院網(wǎng)）

中科院在種子植物進化關(guān)系研究中獲進展

近期，為了徹底揭示種子植物的深層進化關(guān)系，中科院植物所汪小全研究組對裸子植物所有13個科進行了轉(zhuǎn)錄組測序，結(jié)合被子植物主要支系的基因組數(shù)據(jù)，采用系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)方法，利用獲得的1308個直系同源基因完全重建了種子植物五大支系間的進化關(guān)系，并探討了種子植物進化關(guān)系重建中沖突產(chǎn)生的原因。多種分析的結(jié)果高度一致，倪藤類是松科植物的姐妹群（倪藤-松假說，Gnepine hypothesis）。同時，該研究還發(fā)現(xiàn)倪藤類與被子植物的分子進化速率相似，遠(yuǎn)高于其它種子植物，表明倪藤類與被子植物可能經(jīng)歷了相同的選擇壓。該研究還表明，倪藤類與被子植物間發(fā)生了分子趨同或同塑進化，導(dǎo)致了以往研究中倪藤類系統(tǒng)位置的巨大爭議。

該研究首次確立了種子植物的深層進化關(guān)系，為未來種子植物的形態(tài)和分子研究提供了進化框架。

（中國科學(xué)院網(wǎng)）

植物適應(yīng)惡劣環(huán)境機制揭示

從合肥工業(yè)大學(xué)獲悉，該校科研人員首次成功探明了功能性基因DFR1在植物面對惡劣環(huán)境時調(diào)節(jié)適應(yīng)能力的機制，為提升農(nóng)經(jīng)作物抗凍抗旱能力開辟了新的理論路徑。研究結(jié)果日前發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞報告》上。

該?？蒲袌F隊在2005年首次發(fā)現(xiàn)功能性基因DFR1，并通過比對證實，該基因普遍存在于各種植物中。為探明其基因調(diào)控機制，該校食品科學(xué)與工程學(xué)院曹樹青教授課題組與劉永勝教授課題組合作，成功克隆該基因，并在模式植物擬南芥中開展了系列研究。研究證實，該基因通過調(diào)控植物細(xì)胞中脯氨酸的動態(tài)平衡，實現(xiàn)植物對各種環(huán)境脅迫的應(yīng)答反應(yīng)。

脯氨酸是植物細(xì)胞重要的滲透壓調(diào)節(jié)劑，參與維持膜結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，但過多積累會導(dǎo)致細(xì)胞生理機能受損。研究發(fā)現(xiàn)，在正常環(huán)境下，模式植物擬南芥中該基因保持極低的表達量，從而維持脯氨酸的穩(wěn)態(tài)平衡。

這一成果可大幅提升植物在惡劣環(huán)境中的存活率和生物量，在農(nóng)經(jīng)作物抗逆分子育種等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

（科技日報）