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水稻土甲烷与氧化亚氮排放的微生物调控机制研究获进展

稻田是大气中CH4和N2O的重要排放源之一。已有研究表明管理措施显著影响稻田土壤的甲烷和氧化亚氮排放，然而其中的微生物机制尚不清楚。

中国科学院亚热带农业生态研究所桃源农业生态试验站科研人员通过长期定位试验研究，揭示了稻田土壤氧化亚氮和甲烷的排放规律与土壤特征及功能微生物之间的耦合关系。利用定量PCR技术，科研人员从DNA和mRNA水平获得了不同处理下产甲烷菌（mcrA）、甲烷氧化菌（pmoA）、硝化菌（amoA）和反硝化菌（nirK/nirS/nosZ）数量。同时，测定了田间条件下甲烷和氧化亚氮的排放量以及相关的土壤理化性质。研究结果表明：甲烷和氧化亚氮排放呈负相关关系，氧化亚氮的排放量远低于甲烷的排放量。晒田和施用稻草通过改变土壤氧化还原电位、土壤铵态氮浓度和可溶性有机碳而影响相关功能基因的丰度。在DNA水平上，受土壤铵态氮和可溶性有机碳含量的影响，施用稻草显著提高amoA、nosZ和mcrA的丰度；在mRNA水平上，受土壤氧化还原电位的影响，持续淹水稻田mcrA基因丰度显著高于间歇灌溉稻田。甲烷的排放速率与mRNA水平上的mcrA基因丰度成正相关，与土壤氧化还原电位呈负相关；而氧化亚氮的排放速率与mRNA水平上的nirS基因丰度呈显著正相关，与土壤氧化还原电位呈正相关。该研究揭示了在mRNA水平上有活性的功能基因丰度，如mcrA基因与甲烷排放和nirS基因与氧化亚氮排放，可以反映酸性稻田受土壤氧化还原电位调控的甲烷和氧化亚氮此消彼长的关系。

上述研究成果发表在Biology and Fertility of Soils上。该研究得到国家科技支撑计划课题(2016YFD0200307)、国家自然科学基金(41771335,41271280)、湖南省自然科学基金 (2016JJ3133)等的支持。

（中科院网）

王汉中院士团队揭示油菜产量性状调控新机制

日前，中国农业科学院油料作物研究所油菜遗传改良创新团队首席科学家王汉中院士带领科研人员揭示了油菜种子重量的母体调控新机制，为油菜产量性状改良提供了新的理论和途径。相关研究成果发表在《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》上。

种子重量是油菜产量的重要构成因子，前人对植物种子重量的研究主要集中在种子本身，如种胚和胚乳，而母体植株如何影响种子的重量尚不清楚。为此，该团队研究人员从油菜核心种质中挑选代表性的极端大粒和极端小粒品系进行遗传分析，首次发现母体基因型对油菜种子重量贡献率高达93%，占主导地位。在此基础上，团队利用极端大粒、极端小粒品系从遗传、形态、细胞、生理生化和分子水平进行了系统的比较分析，发现这些油菜品系携带有两个控制角果皮（母体器官）长度的主效基因位点，其通过调控下游角果发育相关基因的表达，影响角果长度及其光合作用面积，进而影响光合产物的积累及转运储存，最终影响种子填充、大小和重量。

（中国农科院网）

科学家揭示类驱动蛋白调控水稻发育的分子机制

近日，中国农业科学院作物科学研究所作物功能基因组研究创新团队利用水稻极度矮化突变体std1，揭示了类驱动蛋白通过影响细胞分裂进而调控水稻叶片大小和植株高度，进一步深化了人们对植物矮化机理的认识。相关研究发表在《植物学报（The Plant Journal）》上。该研究通过对水稻极端矮化突变体std1的组织细胞学观察、基因克隆及蛋白功能研究，发现类驱动蛋白的ATP酶活性降低后，可导致植物体产生含有多个细胞核、体积膨大、形态异常的细胞，同时细胞分裂速率显著降低，植株能够产生叶片但不能形成茎从而呈现极度矮化的表型。表明类驱动蛋白的ATP酶活性对于水稻正常的细胞分裂和器官发育是必不可少的。该研究得到了转基因重大专项、国家自然科学基金、科技部973计划和中国农科院科技创新工程的资助。

（中国农科院网）

作物驯化基因平行选择研究取得进展

作物驯化是农业发展中最重要的事件之一。作物驯化过程中，一些重要农艺性状表现出趋同驯化的特征，这些特征综合在一起被称为“驯化综合征”。控制这些性状的基因是否在不同物种驯化中受到平行选择一直是进化研究中的重要科学问题。迄今为止，同一基因在不同科作物驯化中受到平行选择仍未见报道。

种子休眠减弱是一个典型的“驯化综合征”相关农艺性状。由于种子休眠表型难以鉴定，目前在作物驯化中受到选择的控制种子休眠基因报道极少，也是最难研究的驯化性状之一。

中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜研究组和储成才研究组合作，联合美国乔治亚大学教授Scott Jackson等团队，通过全基因组关联分析，鉴定到一个控制大豆种皮绿色的G基因。有意思的是，G基因在大豆驯化过程中受到选择，且与大豆种子休眠减弱相关。

进一步研究发现，G在水稻和番茄中的同源基因在驯化过程中也受到选择。遗传学实验同样证明，G在水稻驯化中同样与种子休眠减弱相关。此外，拟南芥中该基因的同源基因也参与种子休眠调控，且野生群体中不同单倍型在休眠特性上也存在明显差异。生化分析表明，G蛋白可能通过与调控植物休眠激素脱落酸（ABA）合成蛋白NCED3、PSY相互作用，调节ABA在种子中的积累，从而影响种子休眠。

该基因是首个被发现在多个科作物驯化中受到平行选择的基因，这对于新物种的驯化具有重要指导意义。

相关的研究成果于近日在线发表于《自然-遗传学》 杂 志（Nature Genetics，DOI： 10.1038/s41588-018-0229-2）。田志喜研究组王敏、房超、刘羽诚与储成才研究组李文振、徐凡为该论文共同第一作者，田志喜、储成才与Scott Jackson为共同通讯作者。该研究得到中科院战略先导研究计划、国家自然科学基金委的资助。

（新浪网）

植物之间经土壤传递的化学信号物质被揭示

近20年，植物之间的化学通讯识别大多集中于地上部空气媒介的信号，如茉莉酸甲酯和乙烯等挥发性物质，而地下部土壤媒介的化学信号物质由于土壤和根系互作的复杂性一直没能澄清。针对这一问题，中国农业大学校资源与环境学院生态系孔垂华团队历时7年发现植物根系分泌的黑麦草内酯[(-)-loliolide]是介导植物地下部土壤媒介的化学信号物质。基于该研究的论文已于近日在Nature Communications发表。研究显示植物间的化学作用涉及化学识别和化感作用两个密不可分的机制，这一机制的阐明对正确认识生态系统中植物间的地下生态作用具有积极的意义。

（中国农大网）

水稻抽穗期蛋白调控研究取得新进展

近日，华中农业大学水稻科研团队吴昌银教授课题组通过蛋白泛素化调节系统解析了水稻适应长日照条件抽穗的分子机制。该研究成果对分子设计水稻抽穗期、提高水稻地域适应性具有重要意义。

课题组前期鉴定了一个具有RINGfinger 结构域的泛素连接酶HAF1，解析了HAF1通过降解其底物Hd1在短日照条件调控水稻抽穗期的分子机制。然而，HAF1是如何介导蛋白降解从而使水稻适应长日照抽穗的分子机制并不清楚。吴昌银课题组前期研究发现，OsELF3作为一个生物钟基因，它的昼夜表达相位是影响水稻长日条件下抽穗期的关键因素。该研究通过蛋白互作实验发现HAF1与长日照调控水稻抽穗期的关键基因OsELF3相互作用。体外泛素化和体内蛋白降解实验证明，HAF1通过26S蛋白酶复合体降解OsELF3，从而调节OsELF3蛋白昼夜节律性累积。进一步研究发现，OsELF3与HAF1互作的区段存在单个氨基酸的变异，该氨基酸的变异在水稻品种的地域分布中受到选择。带有OsELF3(L)的粳稻品种分布在高纬度地区，而OsELF3(S)的粳稻品种则分布在低纬度地区。野生稻和大多数籼稻品种为OsELF3(S)类型，OsELF3(S)蛋白不与HAF1互作，它的降解可能受到其它因子的调控。这些结果揭示了水稻抽穗期蛋白节律性调控可能存在品种间的多样性。