水稻花粉萌发孔发育新机制

水稻花粉萌发孔发育新机制

上海交通大学生命科学技术学院梁婉琪研究组在植物花粉发育研究中取得新进展，证明水稻中的凝集素受体激酶OsDAF1（DEFECTIVE IN APERTURE FORMATION1）和未知功能蛋白OsINP1相互作用共同决定单子叶水稻花粉萌发孔的形成和发育模式。研究论文发表于Nature Plants。该研究首次报道了导致不同物种花粉萌发孔形态差异的重要因素，为揭示谷类粮食作物花粉发育过程中花粉的表面模式形成、萌发孔极性建立的分子机制提供了新线索。花粉是开花植物的雄配子体，在植物有性生殖、物种繁衍以及粮食生产中扮演重要角色。水稻、玉米、小麦等禾本科的粮食作物具有类似的花粉萌发孔的形态。

水生植物莲的基因组进化研究

中国科学院武汉植物园王青锋研究员、陈进明研究员等与合作者对莲基因组古倍化进行了深入研究。研究论文发表于Molecular Biology and Evolution。研究发现莲各类基因在古多倍化后的不同命运（如恢复单拷贝、全基因组复制遗留、持续小规模复制等）主要是由于功能层面的差异导致，主要反映在它们的表达调控、甲基化模式、蛋白互作网络、功能富集等方面的显著差异，并揭示这些差异化的功能约束对各类基因的微观进化（如群体核苷酸多样性、插入缺失频率）及宏观进化（物种间直系同源基因拷贝数变化）有重要的影响。此外，该研究还发现莲的古多倍化存在亚基因显性现象，认为莲可能曾是古老的异源四倍体。

农作物广谱抗病的分子机制与育种策略综述

中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华研究组和美国俄亥俄州立大学/中国农业科学院植物保护研究所王国梁教授等受邀撰写综述文章，对不同作物已克隆广谱抗病基因的功能、广谱抗病的分子机制、广谱抗病分子育种策略等进行了系统总结，并提出未来作物广谱抗病育种可能遇到的挑战及解决办法。该论文发表于Annual Review of Plant Biology。植物在整个生长季节受到不同病原微生物的侵染，在与病原菌的长期的斗争过程中，进化出一套先天免疫系统来抵抗病原菌的入侵。植物先天免疫系统主要包括两层免疫反应：（1）PTI（PAMPs-triggered immunity）；（2）ETI （Effector-triggered immunity）。

植物转亚硝基化酶被发现

中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室左建儒研究组与合作者最近发现了植物特异的转亚硝基化酶。研究论文发表于Developmental Cell。之前，科学家在动物和大肠杆菌已经发现了数个结构迥异的转亚硝基化酶。在植物中，尚未发现转亚硝基化酶。该研究发现拟南芥gsnor1突变体的抑制子突变ROG1介导GSNOR1的亚硝基化修饰导致其通过自噬途径被降解，从而形成一个正反馈环调控NO信号通路。ROG1即为过氧化氢酶CAT3（catalase 3）。对水稻ROG1-like蛋白（OsCATA）和CAT2-like蛋白（OsCATC）的特异性酶活分析得出相似的结论，表明这是植物中一种高度保守的机制。

假蜜腺形成机制和生态功能研究

中国科学院植物研究所孔宏智研究组在假蜜腺形成机制和生态功能研究中取得新进展。研究论文发表于Nature Communications。研究发现，假蜜腺是一类微小的半球形突起结构，表面覆盖有紧密排列的非分泌性表皮细胞，在紫外光和蜜蜂视觉下具有反光属性；假蜜腺突起结构的形成和光学属性的获得与细胞分裂、叶绿体发育及蜡质形成相关基因的特异表达密切相关；背性基因NidaYAB5的异位表达是假蜜腺形成的关键，其表达下调会导致假蜜腺完全消失。通过对照研究发现传粉者在缺少假蜜腺的花上的访问频率和访花时间均显著降低，访花行为也发生了明显改变，这表明假蜜腺具有视觉吸引和蜜导的作用。

温带阔叶树和针叶树通过不同的资源配置策略达到相似的功能平衡

中国科学院西双版纳热带植物园生理生态研究组与合作团队在长白山利用林冠塔吊通过采集当地常见的14个阔叶及针叶树种的冠层枝条，系统开展了两者的比较解剖学研究。研究成果发表于Tree Physiology。研究发现在相似叶面积投入下，针叶树种会投入更多资源用以构建更大的木质部面积，通过增加管胞面积减小射线细胞面积从而补偿针叶树种较低的导水率。同时，同等的叶面积下，针叶和阔叶树种的韧皮部面积相似，表明两者的糖分传输能力相当。这就说明针叶树种以快速消耗碳资源为主，减少碳储存的方式达到和阔叶树种相似的生长速率，从而达到共生。

菌根起源基因参与苔藓干细胞与配子体发育

中国科学院昆明植物研究所黄锦岭研究员、孙航研究员等与合作者揭示了菌根起源基因参与苔藓干细胞与配子体发育。研究论文发表于Nature Communications。菌根共生是一种古老而广泛存在于陆生植物与真菌之间的互惠共生关系。文章揭示了从菌根类真菌轉移来的PpMACRO2基因通过ADP-核糖基化作用影响其他类型的表观修饰机制（甲基化、乙酰化），进而调控与发育相关的转录因子AP2和Homeobox，最终参与干细胞及三维生长的配子体发育。该研究结果也表明菌根类真菌与植物之间的基因转移在陆生植物重要性状起源和演化方面发挥了重要作用。

叶绿体DNA重组修复的分子机制被揭示

华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室、生命科学技术学院结构生物学研究团队殷平教授等与合作者解析了植物叶绿体Holliday junction（HJ）解离酶序列特异性识别和切割DNA的分子机制。研究论文发表于Nature Communications。HJ是由英国生物学家Robin Holliday提出的DNA分子间的十字交叉结构，是同源重组过程中一类重要的DNA中间体，其对于DNA损伤修复及保持物种遗传多样性等具有重要意义。文章解析了植物叶绿体HJ解离酶MOC1单体以及结合HJ的复合体的晶体结构。鉴定了一个重要的DNA碱基识别环（base recognition loop）。从分子水平上对于HJ解离酶序列特异性切割HJ的科学问题进行了解答。