植物研究

峨眉锥栗的杂交起源和生殖隔离位点的非均匀分布

中国科学院西双版纳热带植物园进化生态学研究组孙永帅等用多个方法分析峨眉锥栗与板栗、锥栗的遗传差异，为峨眉锥栗的分类地位提供了基因组学证据。并采用hhs方法、溯祖模型比较分析等对峨眉锥栗的杂交起源过程进行解析，估算亲本物种对峨眉锥栗基因组的相对贡献。该研究鉴定了与生殖隔离关联的候选基因组位点。研究论文发表于Nature Communications。在峨眉锥栗基因组中，仅6个生殖隔离位点来自于板栗。亲本物种间生殖隔离位点的重新组合可为新物种形成的重要机制。候选生殖隔离位点偏集中分布于基因组的低重组区域。自然选择和遗传重组间互作塑造了峨眉锥栗基因组的进化过程。

4个栗属Castanea类群的（a）样品采集地、（b）演化关系、（c）遗传结构，以及（d）板栗基因组的重组率分布以及生殖隔离位点的分布式样（图片来源于中国科学院西双版纳热带植物园网站）

植物根系性状及其对降水变化的响应机制研究

中国科学院植物研究所白文明研究组以内蒙古典型草原常见植物种为研究对象，利用多伦恢复试验示范研究站的多年降水控制实验平台，结合自然降水梯度样带实验，揭示了内蒙古典型草原植物根系性状种间和种内变异规律及其对降水变化的响应机制。研究论文发表于New Phytologist。典型草原植物根系性状为多维的种间变异模式，并且不同物种的根系性状对降水变化响应的敏感性不同，不同类群草本植物根系解剖性状的差异决定了其叶片生理过程对降水变化的差异性响应。该研究从根系功能性状的角度揭示了草原植物多样的资源利用策略及其对降水变化的响应和适应机制，用于理解和预测草原植物对未来气候变化的响应。

植物维管发育表观调控机制研究

北京大学生命科学学院钱伟强课题组联合贺新强课题组借助独特的拟南芥管状分子异位诱导系统VISUAL，通过一系列的甲基化组和转录组分析，确定了DNA主动去甲基化在维管发育中的作用，并揭示了木质部管状分子分化的表观遗传调控机制。研究论文发表于Science Advances。DNA甲基化（5-methylcytosine，5mC）是一种植物和动物保守的用来沉默转座子并调节基因表达的表观遗传修饰。DNA甲基化模式可以通过DNA被动或主动去甲基化来改变。该研究突出了RDD引发的DNA主动去甲基化在植物发育中的新功能，并提供了通过表观遗传调控机制调控TE分化的新见解。

黄栌枯萎病菌致病性研究

北京林业大学林学院森林病理学研究团队王永林等解析了黄栌枯萎病菌（大丽轮枝菌）bZip转录因子VdAtf1作为新的氮代谢调节因子控制致病过程的分子机制。研究论文发表于New Phytologist。研究发现大丽轮枝菌bZIP家族转录因子VdAtf1调控致病性的新机制。敲除该基因不影响病原菌对活性氧胁迫的敏感性，而参与了对活性氮的应答。生化数据表明VdAtf1参与控制了病原菌体内硝酸和铵的代谢平衡，并与氮代谢阻遏关键因子VdNut1形成反馈抑制。进一步研究证明VdAtf1通过增强真菌细胞壁、抑制丙酮醛和甘油的过度积累和应答活性氮胁迫控制致病过程。该研究为阐明大丽轮枝菌致病机制提供了新的见解。

硼缓解柑橘砧木铝毒害研究

华中农业大学资源与环境学院教授姜存仓课题组揭示了硼降低铝在枳壳砧木根系细胞壁碱溶性果胶和细胞质中铝的积累，最终减轻铝对植株的毒害作用机理。研究论文发表于Journal of Hazardous Materials。柑橘是我国重要的水果作物，其主要种植在南方酸性土壤中，硼缺乏和铝毒害并存问题在柑橘园很常见。研究发现，铝胁迫下加硼主要降低果胶（尤其是碱溶性果胶中）铝含量。硼促进碱溶性果胶交联，形成稳定的细胞壁网状结构，减小细胞壁的孔径，二者共同作用降低铝在细胞壁中的积累。得出胁迫下加硼抑制根尖对铝的吸收，及加速细胞质铝的液泡区室化，最终减轻铝对植株的毒害作用。

示意图：硼降低铝在枳壳砧木根系细胞壁碱溶性果胶和细胞质中铝的积累，并最终减轻铝对植株的毒害作用机理（图片来源于南湖新闻网）

玉米细胞质雄性不育研究

中国科学院遗传与发育生物学研究所陈化榜研究组与合作单位鉴定了玉米S型细胞质雄性不育（CMS-S）系的不育基因orf355，并进一步鉴定出一个在花药中特异表达的转录因子ZmDREB1.7。研究论文发表于Molecular Plant。植物细胞质雄性不育是广泛存在并具有重要应用价值的现象。在雄性不育材料中，花粉粒败育但其他组织的生长发育不受影响，因此细胞质雄性不育被广泛应用于杂交育种。细胞质雄性不育也是研究细胞核与线粒体相互作用的利器，不育基因由线粒体基因组编码，而大部分恢复基因由核基因组编码，两套不同的基因组如何协同调控花粉粒的育性，甚至影响植物生长发育，其分子机制还有待探明。

红树基因组水平的趋同进化机制

中山大学生命科学学院施苏华教授课题组发展了准确估计分子水平趋同进化的方法，以多种红树植物为研究对象，阐明了红树基因组水平的趋同进化机制。研究论文发表于National Science Review。红树植物是生长在海岸潮间带环境的木本植物，包含了不同分类类群的数十个物种，是研究适应性趋同进化的极佳对象。文章选择了3个主要的红树植物类群共16种代表性的红树物种，进行了全基因组或转录组测序组装，在全基因组水平检测趋同进化。通过系统发育分析发现3个红树植物类群起源的时间十分接近，共同经历了历史上海平面的升降，并逐步适应潮间带环境。文章探讨了准确估计分子水平趋同进化的方法。

水稻基因打靶技术研究

中国科学院分子植物科学卓越创新中心朱健康院士领衔的研究团队在植物基因组编辑领域取得重要进展，研究人员采用修饰后的DNA片段作为供体，在水稻上建立了一种高效的片段靶向敲入和替换技术，高至50%的靶向敲入效率将极大地方便植物的研究和育种。研究论文发表于Nature Biotechnology。常规的HDR频率极其低下，但前期实验中发现基因组上串联重复片段间的HDR频率非常高。利用这一现象，通过将修饰的片段靶向敲入至目标位点后，人为制造这种串联重复结构，诱导TR-HDR去实现片段替换。这一技术突破将非常有助于植物学研究，并大大促进农作物定向遗传改良的进程。