植物

玉米抗旱基因克隆和功能研究

中科院植物研究所秦峰研究组利用全球不同地区的玉米自交系组成的自然变异群体，通过全基因组关联分析发现，83个遗传变异位点（解析至42个候选基因）与玉米苗期抗旱性显著相关，为玉米抗旱新品种的培育提供了重要的基因资源和选择靶点，相关结果发表于《自然-遗传学》。在全球范围内，干旱等自然灾害严重威胁玉米生产，严重时会造成大幅减产甚至绝收。因此，克隆玉米抗旱基因、改良玉米抗旱性是农业生产的迫切需求。在抗旱性强的材料中，ZmVPP1的启动子中含有一个长度为366-bp的DNA片段插入（InDel-379），该片段中含有3个干旱应答的MYB顺式作用元件，因而提高了ZmVPP1在干旱胁迫下的表达量，从而促进根系发育、增加侧根数目、提高叶片的光合速率和水分利用效率，增强玉米的抗旱能力。

ZmVPP1抗旱等位基因型能有效增强玉米苗期的抗旱性

玉米是禾本科玉蜀黍属一年生草本植物

植物叶绿体基因组可以全部转录的新机制

中科院昆明植物研究所高立志研究团队，发现植物叶绿体基因组可以全部转录的新机制，研究论文发表于《科学报告》。叶绿体是地球上绿色植物把光能转化为化学能、供给地球上的其它生物能量来源的重要细胞器。文章提出了一种新的叶绿体基因组双向启动子多重转录模型，即植物叶绿体基因组几乎能够在任意位置发生转录起始和终止，从而产生了诸多长短不一的转录本，其中很多转录本包含不完整的编码框甚至假基因。这些转录本经内切酶和外切酶的作用，剪切掉不行使功能的序列，最终形成具有确切功能的转录本。叶绿体基因组的这种转录起始位点和终止位点随机组合的转录模式，产生了若干相互重叠、长短各异的初始转录本，从而形成了研究所观察到的叶绿体基因组全转录现象。

一种被子植物中通用的双酶切简化基因组二代测序文库构建方法

中科院昆明植物研究所郭振华研究员、李德铢研究员，与中科院海洋研究所李莉研究组一起，开发出一种被子植物中通用的双酶切简化基因组（Modified ddRAD，简称MiddRAD）二代测序文库构建方法，研究论文发表于《植物方法》。在二代测序基础上发展起来的RAD-seq技术是一项基于全基因组酶切位点的简化基因组测序技术。由于特异性酶切位点在全基因组范围内广泛分布，通过RAD-seq能够在大多数物种内获得数万至数十万的单核苷酸多态性标记。该技术操作简单灵活、检测成本低、检测通量高，特别适用于需要对大量个体进行SNP标记开发及分型的遗传图谱构建、系统发育分析及群体遗传学等研究。

抗癌原料药白桦脂酸生物合成

中科院武汉植物园章焰生研究团队，利用白桦树的树皮为研究材料，从中分离了控制白桦脂酸合成的关键细胞色素氧化酶基因，被命名为BPLO基因，研究结果发表《BMC生物技术》。白桦脂酸为五环三萜类化合物，该化合物本身以及其衍生物对多种人类癌症疾病具有较好的治疗功效，尤其是对结肠癌以及黑色瘤的抑制作用明显。白桦脂酸在很多种植物中均有合成，但其主要来源为白桦树的树皮，含量约为万分之几数量级。中国目前每年需求白桦脂酸的量在18-20吨左右，消耗约23万吨的白桦树树皮用以提取制备白桦脂酸，随着药物市场需求的迅猛增长，以及白桦树资源的有限性，白桦脂酸供应链出现断层现象。新研究构建了酵母细胞人工合成途径。

光调控种子休眠和萌发的分子机理

中科院植物研究所林荣呈研究组运用分子遗传学等手段，发现了两个类Myb型转录因子RVE1和RVE2负责光调控种子休眠和萌发的分子机理，研究结果发表在《自然-通讯》。种子休眠与萌发是两个紧密关联的植物生理过程，对农作物生产至关重要。休眠在种子成熟过程中逐渐形成，其程度往往在新收获的种子中达到最高，可以帮助植物度过不利的环境、防止穗发芽及“胎萌”现象的发生。后熟、低温和光照等因素往往可以打破休眠、促使种子萌发，使植物开始新的生命周期。种子休眠与萌发既受内在因素的控制，也受外界环境的调节。研究发现RVE1和RVE2是一对能同时调控种子休眠和萌发的转录因子，揭示了phyB抑制种子休眠的机理，解析了光信号通过phyB-RVE1/RVE2-GA3ox2通路整合内源激素代谢来调节植物早期生长发育的作用机制。

光敏色素B与RVE蛋白调节种子休眠和萌发的分子机理

种子萌发过程（图片来自网络

水稻同源重组起始研究

中科院昆遗传与发育生物学研究所程祝宽研究组在水稻中鉴定出了一个同源重组起始因子OsMTOPVIB，OsMTOPVIB和古细菌拓扑异构酶TopVIB具有结构相似性，相关成果发表于《分子植物》。同源染色体重组是减数分裂的重要事件，同源染色体间的物质交换促进遗传多样性的发生；重组产生的交叉结可以将同源染色体紧密连接在一起，保证同源染色体准确地和纺锤体连接并且确保同源染色体均等分向细胞两极。减数分裂重组起始于DNA双链断裂（double-strand breaks， DSBs）的产生。目前已鉴定的重组起始蛋白在真菌、动物和植物之间并不十分保守。和古细菌一样，水稻减数分裂DSB由TopVIA和TopVIB所形成的二聚体催化产生。

通过免疫调节的清除作用改善APP/PS1小鼠的认知损伤

中科院昆明植物研究所孙卫邦研究组马永鹏副研究员在系统分析前人的研究基础上，结合最新的研究案例，提出了群体遗传学与生殖隔离相结合的研究思路，研究论文发表于《植物科学前沿》杂志。Homoploid hybrid speciation， HHS，称为植物同倍体杂交物种形成。对于虫媒传粉的被子植物，在得到清晰的群体遗传学证据之后，应该细致的评估和量化杂种与亲本的生殖隔离强度，尤其是对于植物传粉者敏感的花色与气味方面。最新的研究案例显示，天然杂交后代可以在很短的时间内，通过花色与气味的差异调控其与亲本在传粉者种类与偏好的差异，迅速达到与亲本合子前隔离的目的，加速HHS的过程。

植物雌雄识别的分子机制

北京大学生命科学学院瞿礼嘉研究团队在植物雌雄识别的分子机制研究中取得进展，相关成果发表于《当代生物学》。植物和动物的有性生殖过程有赖于雌雄配子之间进行有效的信号交流。花粉管（雄方）通过与雌性的孢子体组织之间的相互作用和识别，将精细胞准确地运送到胚珠的珠孔端。其中，助细胞是花粉管最先接触的雌配子体组织，它们与花粉管之间的相互识别和信号传递为接受花粉管并保证双受精的完成提供了重要保障。花粉管与助细胞的信号交流需要FERONIA受体和ENODLs的共同参与。ENODLs蛋白是植物花粉管接受过程中从雌方鉴定出来的又一个重要组分，其功能的鉴定有助于深入理解植物雌雄互作的分子机制。