科技

低光下光能利用效率是控制水稻生物量的重要因子

中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所朱新廣研究組在《植物生理學(xué)》（Plant Physiology）在線發(fā)表了關(guān)于水稻生物產(chǎn)量與葉片光合參數(shù)之間關(guān)系的論文。

該研究利用基因組遺傳力（SNP-based Heritability）結(jié)合2.3M全基因組覆蓋的SNP變異信息，證明低光光合效率（Alow）具有高度遺傳性；進一步為量化低光光合效率與生物量的關(guān)系，該研究結(jié)合線性回歸模型（LRMs）和逐步特征選擇（Feature selection）方法，發(fā)現(xiàn)Alow在不同地點和組合的數(shù)據(jù)集中均表現(xiàn)出與生物量有高度相關(guān)性。同時，在11個當代商業(yè)化水稻品種中，Alow表現(xiàn)出很大變異，說明在人工馴化過程中，Alow未受到強烈選擇。該項研究首次揭示了葉片低光光合效率與生物產(chǎn)量的關(guān)系，為未來提高水稻產(chǎn)量提供了全新改造靶標。

（中國科學(xué)院網(wǎng)）

水稻條紋病毒與介體昆蟲互作領(lǐng)域取得新成果

水稻條紋病毒（RSV）是一種蟲媒纖細屬病毒，主要由介體昆蟲灰飛虱以持久、增殖型方式傳播，導(dǎo)致東南亞水稻等農(nóng)作物嚴重減產(chǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)，RSV的衣殼蛋白CP競爭性結(jié)合灰飛虱的G蛋白通路抑制因子II（GPS2），減弱了GPS2對JNK激活復(fù)合物的抑制作用，從而提高了JNK的磷酸化水平。同時，病毒還提高了JNK信號通路上游的腫瘤壞死因子TNF-α的表達，降低了GPS2的表達。JNK磷酸化水平的提高增加了RSV在昆蟲體內(nèi)的增殖，而通過干擾JNK基因的表達或使用JNK激活的抑制劑，RSV在昆蟲體內(nèi)的增殖會受到抑制，并延緩植物的發(fā)病。這一研究結(jié)果揭示了JNK信號通路在病毒復(fù)制過程中的關(guān)鍵作用，為今后控制RSV的傳播提供了新思路。

(中國生物技術(shù)信息網(wǎng))

植物光合作用中高效捕光的超分子機器結(jié)構(gòu)被揭示

光合作用是地球上最為重要的化學(xué)反應(yīng)之一。研究人員解析了處于兩種不同條件下的豌豆C2S2M2超級復(fù)合物的單顆粒冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率分別達到2.7埃和3.2埃，其中2.7埃分辨率的結(jié)構(gòu)是目前世界上通過冷凍電鏡單顆粒法解析獲得的分辨率最高的膜蛋白結(jié)構(gòu)。該項工作首次展示了植物C2S2M2型超級復(fù)合物的精確三維結(jié)構(gòu)，該復(fù)合物總分子量達到140萬道爾頓，是一個同源二聚體的超分子體系。兩個結(jié)構(gòu)中的每個單體分別包含了28或27個蛋白亞基、159個葉綠素分子、44個類胡蘿卜素分子和眾多的其它輔因子。該項工作首次解析了CP24和M-LHCII的結(jié)構(gòu)，并指認了M-LHCII所特有的Lhcb3亞基；展示了不同外周捕光蛋白彼此之間以及它們與核心復(fù)合物之間相互識別和裝配的位點和機制；在對豌豆C2S2M2超級復(fù)合物內(nèi)部高度復(fù)雜的色素網(wǎng)絡(luò)進行深入分析的基礎(chǔ)上，揭示了外周天線捕獲光能并向核心復(fù)合物傳遞能量的途徑。

（中國科學(xué)院網(wǎng)）

小麥穗型調(diào)控分子模塊解析取得新進展

近日，Plant Physiology 在線發(fā)表中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所焦雨鈴研究組和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王向峰研究組合作的研究論文，在小麥穗型調(diào)控分子模塊解析中取得新進展。

小麥是世界上最重要的糧食作物之一，在我國糧食安全中發(fā)揮著重要作用。研究人員利用前人篩選出的我國小麥微核心種質(zhì)，通過轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析和基因共表達網(wǎng)絡(luò)分析的策略研究了幼穗發(fā)育的基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并驗證了其中的關(guān)鍵因子在穗粒數(shù)調(diào)控中的作用。研究結(jié)果得到了多個與穗粒數(shù)相關(guān)的核心共表達模塊。研究人員對其中10個基因進行了過表達分析，發(fā)現(xiàn)過表達基因TaTFL1可以延長幼穗分化時間，增加小穗數(shù)、小花數(shù)和穗粒數(shù)；過表達基因TaPAP2,TaVRS1可以縮短幼穗分化時間，減少小穗數(shù)、小花數(shù)和穗粒數(shù)。以上研究結(jié)果為研究人員進一步解析小麥穗發(fā)育的遺傳調(diào)控提供了理論基礎(chǔ)，并對有效利用與穗粒數(shù)相關(guān)的分子模塊進行了初步技術(shù)驗證。

(搜狐)

脫落酸誘導(dǎo)植物抗病研究獲得進展

脫落酸（Abscisic acid，ABA，S-ABA）是植物五大內(nèi)源激素之一，在植物生長發(fā)育中具有重要作用。研究團隊田間試驗發(fā)現(xiàn)，使用低濃度外源S-ABA(以下簡稱ABA，2～4 mg/L)處理作物后，可提高多種作物的廣譜抗病特性。為研究ABA誘導(dǎo)的抗病分子機制，研究人員以番茄為材料，整合轉(zhuǎn)錄組及microRNAs（miRNAs）組學(xué)分析外源ABA對番茄基因表達的作用。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，外源低濃度的S-ABA(2 mg/L，7.58μmol/L)噴施葉面，引起番茄葉片中大量基因?qū)BA產(chǎn)生響應(yīng)。超過21,700(約55%)個unigenes對ABA產(chǎn)生響應(yīng)，其中約13%的基因（2,787）表達發(fā)生變化，上調(diào)的為1,952個，是下調(diào)的2.3倍（下調(diào)的為835個）。進一步分析顯示，ABA不僅能提高非生物脅迫抗性基因的表達，而且能上調(diào)大多數(shù)抗病相關(guān)基因如NBS-LRRs，AP2/EREBPs，serine/threonine-protein kinases，PAL、PPO、POD、幾丁質(zhì)酶等的表達，同時與抗病相關(guān)的水楊酸、乙烯，茉莉酸信號通路上的基因也上調(diào)。關(guān)聯(lián)miRNAs分析，ABA顯著改變miRNAs的組成和表達豐度，大多數(shù)miRNAs下調(diào)表達，相應(yīng)的抗病、抗逆靶基因表達上調(diào)。miRNAs與靶基因表達呈負相關(guān)，通過誘導(dǎo)靶基因mRNA的降解或抑制蛋白翻譯參與轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。ABA (S-ABA)誘導(dǎo)植物對病原菌的抗性，途徑之一可能是通過調(diào)節(jié)miRNAs和相關(guān)基因的表達，啟動植物的防御機制，從而引起一系列生理生化變化來實現(xiàn)的。

（生物谷）

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水稻高產(chǎn)關(guān)鍵基因

上世紀70年代，日本科學(xué)家提出水稻理想株型的理論，90年代國際水稻研究所的科學(xué)家在實踐中得以應(yīng)用和發(fā)展，并培育了一些株型與產(chǎn)量方面具有突破性提升的水稻新品系。研究人員利用國際水稻研究所培育的理想株型新品系與中國水稻品種春江06雜交后，根據(jù)其后代的遺傳信息，成功分離并克隆了一個關(guān)鍵基因NPT1，NPT1能夠調(diào)控水稻理想株型并有潛力增加其產(chǎn)量，將這一個基因和其他等位基因DEP1聚合導(dǎo)入中國現(xiàn)有高產(chǎn)水稻品種后，在現(xiàn)有產(chǎn)量基礎(chǔ)上還能進一步提高水稻的產(chǎn)量。

（新華網(wǎng)）

痕量植物激素分析研究獲得進展

植物激素是植物體內(nèi)合成的調(diào)控植物生長發(fā)育的信號分子，準確檢測植物體內(nèi)激素的種類和含量對于深入揭示植物生命現(xiàn)象具有至關(guān)重要的作用。研究團隊針對極少量植物樣品（亞毫克級），發(fā)展了一種新型的micro-scale MSPD方法，這種方法集研磨、浸提、凈化于同一離心管中，不需要任何樣品轉(zhuǎn)移步驟，有效地降低了前處理過程中的損失。同時，針對赤霉素本身離子化效率低，研究人員研發(fā)了一種新型的衍生試劑3-溴丙基三甲基溴化銨（BPTAB），通過化學(xué)衍生后，檢測靈敏度提高3～4個數(shù)量級，是目前的最好水平。這種衍生試劑具有低毒性，這一性質(zhì)使得其在后續(xù)的研究中具有很好的應(yīng)用潛力。該團隊將此方法運用到單片擬南芥葉中赤霉素分布的分析中，實現(xiàn)其空間分布測定，空間分辨率達2×2 mm2。此外，該方法對于其他酸性植物激素的時空分布測定也具有適用性。

（中國科學(xué)院網(wǎng)）

激光可迅速清除土壤中污染物

美國科學(xué)家通過實驗發(fā)現(xiàn)，用激光照射土壤可以分解其中的有機污染物，效率比傳統(tǒng)方法更高，且成本較低。

美國東北大學(xué)的研究人員在美國《應(yīng)用物理學(xué)雜志》新一期上報告說，他們用多孔二氧化硅材料模擬土壤，使其受到有機化合物DDE的污染，然后用高能紅外激光束照射，發(fā)現(xiàn)DDE從土壤中消失了。

DDE是殺蟲劑滴滴涕（DDT）的主要代謝產(chǎn)物之一，能損害動物的生殖系統(tǒng)。研究人員說，激光照射能在局部產(chǎn)生數(shù)千攝氏度的高溫，足以破壞DDE分子的化學(xué)鍵，使其分解成水和二氧化碳等。

與現(xiàn)有手段相比，新方法可以就地清除土壤中的污染物，無須把被污染的土壤挖出、運走，清除污染后再運回來填埋，僅此一項就可以顯著降低成本。研究人員設(shè)想，未來可以開發(fā)出車載激光設(shè)備，配備松土機械，便捷高效地凈化土壤。

這種方法理論上適用于所有類型的污染物，調(diào)節(jié)激光頻率使其與特定分子的吸收光譜吻合，可以有選擇地清除土壤中的有害物質(zhì)。不過研究人員說，對其他污染物的清除效果尚需進一步證實。

(新華網(wǎng))