农业科技

人兽共患隐孢子虫宿主适应性演化研究

华南农业大学肖立华、冯耀宇与中国农业大学张子丁等合作，解析了世界各地人兽共患微小隐孢子虫的遗传特征、基因渗入部位、遗传重组机制及宿主适应性演化过程。相关成果发表于《分子生物学与进化》（Molecular Biology and Evolution）。微小隐孢子虫是常见寄生原虫，可引起人和家畜水样腹泻，严重影响人类健康和畜牧业发展，其中不同地理来源分离株具有宿主范围差异。研究证实伴随动物贸易的病原引进，可改变隐孢子虫的群体结构、宿主范围和人兽共患性，提示我国应该加强生物安全和隐孢子虫分子监测，以防止在集约化养殖发达的国家流行的Ⅱa亚型在我国涌现。

来自多国的微小隐孢子虫的群体遗传结构（图片来源于华南农业大学网站）

我国微小隐孢子虫的遗传特征（图片来源于华南农业大学网站）

重新激活小麦基因组中沉默的抗病基因

中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇、赵玉胜等人合作，利用基因工程手段对小麦基因组中一个被转座子插入而沉默的抗病基因序列进行遗传操作，激活其在感病小麦品种中的表达，重新赋予其抗白粉病功能。相关成果发表于《植物生物技术杂志》（Plant Biotechnology Journal）。普通小麦是异源六倍体，经历了两次多倍化和驯化后，其遗传多样性与野生种相比大幅降低，优异基因及其等位基因遗传基础极其狭窄，极大限制了现代小麦育种中诸多性状的遗传改良。寻找小麦基因发掘新方法和提高遗传多样性的新途径，对于小麦遗传改良具有重要意义。这一研究为抵抗小麦白粉病提供了新的可应用基因资源。

现代玉米杂种优势群遗传演化的基因组学基础

中国农业科学院作物科学研究所玉米优异种质资源发掘与创新利用团队联合国内高校及科研机构共同研究，揭示了玉米父、母本杂种优势群趋同与趋异选择的遗传规律，解析了玉米基因组分化特征及其对杂种优势的贡献。相关成果发表于《自然·植物》（Nature Plants）。玉米单产水平的提升主要取决于父、母本杂种优势群的持续改良和配组方式的优化。然而，现代育种过程中父、母本杂种优势群的遗传改良规律及其基因组学基础尚不清楚。此项研究收集整理了1604份国内外不同育种时期、不同杂种优势群的代表性玉米自交系，开展了玉米杂交种父、母本群的遗传改良、强优势杂交种的选育及全基因组选择育种技术的开发。

民猪肠道微生物资源挖掘和利用研究

东北农业大学动物科学技术学院石宝明教授团队开展了宿主-微生物相互作用介导的猪对炎症性肠病的抵抗研究。相关成果发表于《微生物组》（Microbiome）。民猪作为黑龙江省地方宝藏猪种，具有优良的抗病能力、抗寒能力和耐粗饲等特点，其独特的免疫表型和差异化的肠道微生物结构功能为研究肠道微生物与宿主抗病表型的调节机制提供了理想的比较学模型。文章整合微生物组、代谢组及转录组学及系列验证试验，系统性解析宿主-微生物互作对抗病表型的促进机制，表明宿主-微生物互作通过保持相关受体不激活，维持机体免疫耐受模式以及恢复肠道屏障功能以促进抗病性。

根系与共生真菌驱动小麦氮素利用效率的生育期互补机制研究

南京农业大学农学院杨海水教授与国内外科学家合作，发现氮高效小麦品种吸收和转化氮素新机制。相关成果发表于《新植物学家》（New Phytologist）。提高氮素利用效率（NUE）以降低氮素投入而改善农业环境并节约生产成本是实现小麦可持续生产的主要目标。研究表明，根系和丛枝菌根真菌（AMF）在驱动小麦NUE方面表现出生育期互补现象（Temporal complementarity）。小麦花前氮素吸收效率主要依赖根系功能性状，而花前吸收氮素转化形成籽粒生物量的效率（EN,g）受AMF的强烈影响。高EN,g小麦品种依赖AMF在花后吸磷而可能提高灌浆期光合碳同化效率且提高花前吸收氮素的籽粒生物量转化效率，增加产量。

AMF对小麦花后氮素吸收的影响和AMF对不同氮效率小麦品种产量-品质的影响（图片来源于南京农业大学网站）

小麦花前与花后根系和AMF之间的C/NP交易概念模型（图片来源于南京农业大学网站）

小麦赤霉病菌多样性及毒素累积研究

西北农林科技大学胡小平等人揭示了我国主要麦区内单个发病麦穗上镰刀菌种群的多样性，并进一步分析发病麦穗上镰刀菌的多样性与毒素积累之间的关系。相关成果发表于《分子生态学》（Molecular Ecology）。小麦赤霉病是世界各国麦区广泛发生的毁灭性病害，在我国黄淮麦区及长江中下游麦区发生最为严重。小麦赤霉病是由多种镰刀菌引起的病害，单个发病麦穗上镰刀菌的多样性及其与毒素积累间的关系尚未得到解析。研究发现，随着发病麦穗上镰刀菌种类的多样性增加，DON、15Ac-DON和ZEN毒素的含量显著降低，但NIV毒素含量明显增加，病穗上镰刀菌的多样性对不同毒素的积累具有显著的影响。

首个植物E3泛素连接酶文库

中国农业科学院植物保护研究所创制首个植物E3泛素连接酶文库并揭示水稻抗稻瘟病新机制。相关成果发表于《基因组生物学》（Genome Biology）。泛素化修饰是真核生物体内最重要的蛋白翻译后修饰之一，在蛋白降解、转录调控和信号转导等多个细胞学过程中发挥着关键作用。研究从1515个水稻E3泛素连接酶基因中获得1499个E3泛素连接酶的全长编码序列，并以此创制了均一化的酵母文库（UbE3文库），可以高效鉴定已报道的和新的E3泛素连接酶。研究发现，E3泛素连接酶OsFBK16与水稻多个苯丙氨酶家族成员相互作用，促进其降解，并证明OsFBK16通过降解苯丙氨酶蛋白降低了水稻对稻瘟病的抗性。

生菜结球的奥秘研究

华中农业大学匡汉晖研究团队克隆了控制生菜结球的新基因LsSAW1，发现其可以下调近轴基因和上调远轴基因以促进生菜结球发育。相关成果发表于《植物细胞》（The Plant Cell）。研究人员通过解析近轴与远轴部的差异基因发现，LsSAW1下调了近轴基因，上调了远轴基因，从而促进了生菜叶球的发育；LsSAW1的同源基因LsSAW2在LsSAW1背景下过表达同样可以导致生菜不结球，但由于LsSAW2表达水平过低，无法发挥冗余作用；对488份生菜野生祖先进行重测序发现，没有材料在LsSAW1中有碱基的缺失，但在21个现代品种中出现了这种突变，表明LsSAW1突变是人类驯化（好吃）的结果，体现出突变对生菜育种及叶球发育的重要性。