開(kāi)發(fā)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(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所張一婧研究組與中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所童依平研究組合作，開(kāi)發(fā)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)與計(jì)算流程，實(shí)現(xiàn)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(fā)表于Nucleic Acids Research。植物高度的遺傳多態(tài)性為分子育種提供了豐富的遺傳資源，確定重要農(nóng)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(tài)性與表型的關(guān)聯(lián)。開(kāi)發(fā)不依賴參考基因組直接捕獲基因及調(diào)控區(qū)序列的簡(jiǎn)化基因組測(cè)序方法對(duì)于研究多態(tài)性高的群體具有重要價(jià)值。該方法不依賴參考基因組序列，直接捕獲基因及調(diào)控區(qū)序列，極大降低群體核心基因組拼接的成本，提高效率。

調(diào)控基因活性的重要表觀修飾普遍富集在基因及啟動(dòng)子區(qū)（圖A-B），通過(guò)免疫共沉淀技術(shù)及優(yōu)化拼接方案從而有效獲得基因及附近序列（圖C）。對(duì)小麥中國(guó)春品種進(jìn)行核心基因組組裝獲得的片段與基因區(qū)域高度吻合（圖D），能夠高效挖掘新基因（圖E-F）、調(diào)控區(qū)域（圖G）及多態(tài)性位點(diǎn)（圖H-J）。（圖片來(lái)源于中國(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）

樹木春季物候沿海拔對(duì)氣候變暖的響應(yīng)機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院華南植物園森林生態(tài)與模擬研究組研究員黃建國(guó)等通過(guò)分析溫帶5個(gè)優(yōu)勢(shì)樹種的652000條春季物候數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)春季物候?qū)０翁荻鹊捻憫?yīng)呈非線性趨勢(shì)，相關(guān)論文發(fā)表于Global Change Biology。全球變化下了解樹木物候在時(shí)空尺度對(duì)氣候變暖的響應(yīng)及其背后驅(qū)動(dòng)機(jī)制對(duì)科學(xué)評(píng)估全球森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、固碳潛力及森林可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。由于不同海拔的溫度變化差異較大，以及物種對(duì)這些變化響應(yīng)的差異，不同海拔梯度的物候越來(lái)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(nèi)在機(jī)理，為精確預(yù)測(cè)樹木物候?qū)θ蜃兣捻憫?yīng)提供了依據(jù)。

生態(tài)恢復(fù)中樹種選擇及種植周期對(duì)土壤質(zhì)量的影響

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所許建初研究組對(duì)昆陽(yáng)磷礦恢復(fù)系統(tǒng)中主要的4個(gè)樹種（榿木，黑荊木，松樹及柏樹）其年代序列（5-10年、20-25年）進(jìn)行了土壤生物及非生物特性的研究，相關(guān)論文發(fā)表在Land degradation and development。金屬和礦物的露天開(kāi)采活動(dòng)影響了地球表面的廣大地區(qū)，并留下了高度干擾和退化的景觀。退化的礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)正逐漸成為生態(tài)恢復(fù)的熱點(diǎn)問(wèn)題。植被恢復(fù)的種植周期比植被樹種組成對(duì)土壤的生物及非生物特性影響更為顯著。而植被對(duì)于土壤的改善效應(yīng)在20年后才開(kāi)始顯著顯現(xiàn)，因此對(duì)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的長(zhǎng)期監(jiān)控及逐步調(diào)整對(duì)于提高生態(tài)恢復(fù)效應(yīng)非常重要。

種子植物進(jìn)化關(guān)系研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院植物研究所汪小全研究組確立了種子植物的深層進(jìn)化關(guān)系，為未來(lái)種子植物的形態(tài)和分子研究提供了一種進(jìn)化框架，相關(guān)論文發(fā)表于Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences?，F(xiàn)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(jié)果高度一致，倪藤類是松科植物的姐妹群（倪藤—松假說(shuō)，Gnepine hypothesis）。研究還發(fā)現(xiàn)倪藤類與被子植物的分子進(jìn)化速率相似，遠(yuǎn)高于其他種子植物，表明倪藤類與被子植物可能經(jīng)歷了相同的選擇壓。倪藤類與被子植物間發(fā)生了分子趨同或同塑進(jìn)化，導(dǎo)致了以往研究中倪藤類系統(tǒng)位置的巨大爭(zhēng)議。

植物miRNA合成調(diào)控領(lǐng)域研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所李勝軍研究組與遺傳發(fā)育所李云海研究組、內(nèi)布拉斯加大學(xué)于彬?qū)嶒?yàn)室合作，利用生物化學(xué)、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的手段，鑒定了SMA1調(diào)控miRNA合成的重要功能，研究成果發(fā)表于Nucleic Acids Research。SMA1在miRNA合成的多個(gè)層面發(fā)揮功能：（1）調(diào)控RNA聚合酶II介導(dǎo)的pri-miRNA轉(zhuǎn)錄；（2）與DCL1加工復(fù)合體互作影響pri-miRNA的加工；（3）調(diào)控DCL1pre-mRNA內(nèi)含子的剪切，進(jìn)而影響DCL1蛋白的表達(dá)水平。研究揭示了SMA1基因調(diào)控miRNA合成的新功能，也將為利用生物技術(shù)的手段改善農(nóng)藝性狀提供理論基礎(chǔ)。

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

極端干旱環(huán)境下胡楊克隆水分整合研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所“荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”陳亞寧研究員團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)對(duì)極端干旱條件，胡楊也有“舐?tīng)僦椤?，研究論文發(fā)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(guò)水分整合，胡楊克隆幼株可以從母株獲取遠(yuǎn)大于同一生長(zhǎng)環(huán)境下實(shí)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(shí)生幼株保持有相對(duì)更高的葉片水分含量與葉水勢(shì)；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(shí)生幼株保持更高的生存優(yōu)勢(shì)。

水稻品質(zhì)與產(chǎn)量關(guān)系遺傳研究進(jìn)展

中國(guó)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)工程研究所吳躍進(jìn)研究組與中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)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(gòu)建的重組自交系，通過(guò)高通量測(cè)序的方法繪制出一張產(chǎn)量與品質(zhì)相關(guān)基因的高密度連鎖圖譜。研究論文發(fā)表于Journal of Genetics and Genomics。水稻是重要的糧食作物，提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)是育種家的追求。但是“高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)，優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)”是水稻育種的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。合作團(tuán)隊(duì)利用QTL（數(shù)量性狀位點(diǎn)）分析鑒定出多個(gè)控制粒型和稻米品質(zhì)的QTL位點(diǎn)，進(jìn)一步的圖位克隆鑒定到五個(gè)能正向或負(fù)向影響粒型及稻米品質(zhì)的主效QTL。

中國(guó)野生秋海棠屬植物的多樣性與保育情況

中國(guó)科學(xué)院上海辰山植物科學(xué)研究中心觀賞植物資源及創(chuàng)新利用研究組對(duì)我國(guó)秋海棠屬的物種分類、多樣性、種類瀕危狀況、遷地保護(hù)等進(jìn)行了全面論述，分析了當(dāng)今物種保護(hù)面臨的挑戰(zhàn)，提出了科學(xué)有效的秋海棠屬野生植物保護(hù)策略；研究論文發(fā)表于Plant Diversity。根據(jù)近幾年的野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中國(guó)秋海棠屬物種數(shù)量估計(jì)有250～300種。中國(guó)秋海棠種類在生長(zhǎng)環(huán)境、習(xí)性、植株大小、葉型葉色、花和果實(shí)等形態(tài)均極具多樣性。由于該屬的大多數(shù)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(nóng)業(yè)活動(dòng)的干擾?？茖W(xué)有效地保護(hù)中國(guó)秋海棠屬植物，還有更多的工作要開(kāi)展。