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[前沿资讯 ] 专家团队揭示水稻株型调控新机制 进入全文
华南农业大学
近日，华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心陈志强教授团队在国际著名学术期刊New Phytologist（影响因子10.323）在线发表了题为“The DnaJ Domain-containing Heat Shock Protein NAL11 Determines Plant Architecture by Mediating GA homeostasis in Rice (Oryza sativa L.)”的学术论文。解析了热激蛋白NAL11通过调控赤霉素（GA）稳态影响水稻株型建成的机制，并揭示了水稻株型调控中存在的微调与平衡机制。株型是水稻产量的关键因素。团队前期鉴定了调控水稻株型的热激蛋白基因NAL11（NARROW LEAF 11），在此基础上，本研究挖掘了其具备育种潜力的稀有等位型NAL11-923del-1552，其相对较高的表达水平，促进了“少蘖、大穗、壮杆”的理想株型建成。进一步的功能解析，明确了NAL11参与赤霉素的稳态调节，影响细胞周期和细胞增殖，从而介导水稻株型的调控。有趣的是，通过分子与遗传研究发现，重要的理想株型基因IPA1，作为转录因子可直接结合至NAL11-923del-1552所缺失的片段中并下调NAL11的表达。而NAL11-923del-1552因缺失了IPA1的3个结合元件，部分避开了IPA1对其的负调节作用，从而保障了水稻相对较高的赤霉素活性与生物量。该研究揭示了一种水稻株型调控的微调与平衡机制，且为缓解伴随IPA1的育种利用带来的赤霉素缺陷提供了一种积极策略。本研究揭示了水稻株型调控中存在的一种微调与平衡机制，即在含IPA1优势等位的材料中，负调控NAL11表达保障了一定的分蘖数和产量，而在不含IPA1优势等位的材料中，NAL11的增强表达促进了理想株型建成，两者协同调控水稻株型。此外，本研究还发掘了NAL11的稀有优异等位型，在籼稻和粳稻的现有品种中还少有渗入，在水稻育种中仍具备良好的应用前景。该研究的主要学术贡献：（1）揭示了热激蛋白调控水稻株型的作用机制，拓宽了对热激蛋白影响植物生长发育的认知。（2）发掘了优异等位型NAL11-923del-1552，丰富了水稻株型育种的遗传资源。（3）揭示了NAL11-923del-1552促进“少蘖、大穗、壮杆”理想株型建成与IPA1之间的调控关系，并从赤霉素途径阐述了二者的作用机制。（4）探讨了自然变异NAL11-923del-1552在水稻株型建成与育种利用中的生物学意义。
[前沿资讯 ] 专家团队培育出“三抗”优质水稻品种 进入全文
中国科学院
11月30日，农业农村部发布第625号公告，中国科学院亚热带农业生态研究所申报的杂交稻新品种科贵优4302通过国家农作物品种审定委员会审定。科贵优4302（国审稻20220226）由亚热带生态所为主，联合广东省农业科学院水稻研究所和中国种子集团有限公司合作选育。科贵优4302在长江中下游稻区晚稻区试中表现为中抗稻瘟病、中抗白叶枯病、中抗褐飞虱，同时，品质达到部标优质三级，产量比对照增产1.9%，是我国目前通过审定的第一个抗这三种病虫害的优质水稻品种。亚热带生态所水稻分子育种团队致力于水稻多抗性状的分子设计育种研究，采用常规育种与分子育种技术紧密结合的育种方法，发挥分子育种技术在改良抗性等质量性状中的作用，在一个品种中聚集至少三种具有重要生产应用价值的抗性，为水稻育种树立了新的技术标杆。同时，中国种子集团有限公司利用亚热带生态所培育的“三抗”恢复系R4312，选育出“双抗”、优质、高产杂交中稻新品种呈两优4312，并通过国审（国审稻20220111）。它在长江中下游稻区中稻区试中表现为中抗稻瘟病、中抗褐飞虱，同时，米质达到部标优质2级，产量比对照增产4.1%。该团队负责人肖国樱表示，要继续加强与全国各地研究院所和企业的交流合作，将培育的“三抗”亲本授权给相关单位配组，提高多抗、优质、高产杂交稻的育种技术水平。
[前沿资讯 ] 2022中国农业科学十项重大进展发布 进入全文
中国农业科学院
12月16日，2022中国农业农村科技发展高峰论坛暨中国现代农业发展论坛在北京召开。论坛发布了《2022中国农业科学重大进展》《2022全球农业研究热点前沿》《2022中国农业科技论文与专利全球竞争力分析》《2022中国涉农企业创新报告》《2022中国农业农村重大科学命题》和 《2022中国农业农村重大新技术新产品新装备》等6份专题报告，宣传推介了太谷国家现代农业产业科技创新中心。其中，《2022中国农业科学重大进展》报告由中国农业科学院科技管理局和农业信息研究所科技情报分析与评估创新团队研制，遴选了10项能够充分代表2021年我国农业科技前沿研究水平、取得重大突破性进展的基础科学研究成果。具体如下（排名不分先后）：1.首次实现异源四倍体野生稻的从头驯化。提出异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，突破了多倍体野生稻参考基因组绘制、遗传转化以及基因组编辑等技术瓶颈，建立了从头驯化技术体系；证明了异源四倍体野生稻快速从头驯化策略切实可行，对创制高产抗逆新型作物和保障粮食安全具有重要意义。2.解析水稻品种适应土壤肥力的遗传基础。该研究鉴定到一个水稻氮高效关键基因（OsTCP19），阐明了土壤氮素水平调控水稻分蘖发育过程的分子机理，揭示了水稻对贫瘠土壤适应的遗传基础；为水稻氮高效育种提供了重大关键基因，对保障农业绿色发展具有重要意义。3.首次绘制黑麦高精细物理图谱。该研究解决了黑麦基因组组装难题，绘制了黑麦高精细物理图谱，解析了黑麦染色体演化机制，鉴定了黑麦籽粒淀粉合成、抽穗期等关键基因；为麦类作物育种源头创新提供了独特基因资源。4.实现杂交马铃薯基因组设计育种。该研究利用基因组大数据进行育种决策，建立杂交马铃薯基因组设计育种体系，培育了第一代高纯合度自交系和概念性杂交种“优薯1号”；证明了马铃薯杂交种子种植的可行性，推动了马铃薯育种和繁殖方式变革。5.构建规模最大的猪肠道微生物基因组集。该研究通过对猪500个肠道样本开展深度宏基因组测序，并整合了已有的猪肠道菌群基因组，构建了规模最为宏大的猪肠道微生物基因组集；为猪强抗逆性、高生长速度、高饲料转化相关菌种挖掘和利用提供了重要资源。6.揭示抗病小体激活植物免疫机制。该研究发现ZAR1抗病小体的钙离子通道功能，建立了钙信号与植物细胞死亡的联系，揭示了一种全新的植物免疫受体作用机制；为人工设计广谱、持久的新型抗病蛋白进而发展绿色农业带来了新启示。7.揭示超级害虫烟粉虱多食性奥秘。该研究首次发现植物和动物之间存在功能性水平基因转移现象，揭示了烟粉虱“偷盗”寄主植物解毒基因，解析了广泛寄主适应性的分子机制；发现了昆虫多食性的奥秘，为害虫绿色防控提供了全新思路。8.揭示光信号调控大豆共生结瘤机制。该研究解析了地上光信号与地下共生信号互作调控大豆根瘤发育的机制，证实了光信号对大豆根瘤形成及共生固氮的关键作用；揭示了豆科植物地上地下协同的新机制，为优化农业系统碳-氮平衡提供新策略。9.首次实现二氧化碳到淀粉的人工合成。该研究设计了化学和酶耦合催化的人工淀粉合成途径，实现了不依赖植物光合作用的二氧化碳到淀粉的人工全合成；使工业化车间制造淀粉成为可能，为实现“双碳”和粮食安全战略提供全新解决思路。10.揭示脊椎动物水生到陆生的演化遗传机制。该研究鉴定到脊椎动物肺、心脏及四肢等器官的遗传变异与陆生适应有关，系统解析了脊椎动物在早期登陆过程中的遗传演化机制；揭示了脊椎动物从水生到陆生演化的遗传奥秘，为理解脊椎动物水生到陆生的演化提供了关键认知。
[前沿资讯 ] 揭示微生物与水稻互作降低重金属镉含量新机制 进入全文
华中农业大学
近日，华中农业大学生命科学技术学院、农业微生物学国家重点实验室王革娇教授课题组即环境微生物课题组在国际学术期刊Molecular Plant-Microbe Interactions上发表了关于微生物与水稻互作降低稻米镉含量的最新研究成果。论文以“A coculture of Enterobacter and Comamonas reduces Cd accumulation in rice”为题，阐明了微生物菌剂通过代谢产物促进水稻镉转运及结合蛋白活性的分子机制。课题组发现了当肠杆菌和丛毛单胞菌共同培养时，可以将溶液中的镉离子沉淀并完全去除。将这种混合菌剂应用于镉污染水稻盆栽实验中，该混合菌剂可以有效钝化土壤中的镉，减少水稻对镉离子的吸收，使稻米中镉含量显著下降。采用原位杂交和扫描电镜分析，发现两株菌可以在水稻根部定殖，并进入水稻根部的维管组织和细胞间隙。水稻转录组学分析表明，两株菌通过激活水稻中的超敏反应和防御感应系统来增强水稻对镉的抗性。此外，两株菌产生的代谢产物琥珀酸和苯丙氨酸可以激活水稻根部镉结合蛋白和镉外排蛋白的表达，抑制镉摄入蛋白的表达，从而减少水稻中镉的含量。该研究发现了一种新的菌植互作降低水稻镉吸收的现象并阐明了其机制，其研究结果为菌植互作在镉污染修复中的重要作用揭开了新的一页，具有重要理论价值和应用潜力。
[前沿资讯 ] 研究团队在野生稻抗旱有利基因挖掘上取得新进展 进入全文
江西省农业科学院
12月3日，江西省超级水稻研究发展中心聂元元课题组在Agronomy(IF=4.117)上在线发表了题为“Genetic diversity and population differentiation of Dongxiang wild rice (Oryza rufipogon Griff.) based on SNP markers”的研究论文。该研究通过比较东乡野生稻异位保存圃220个株系材料与其他普通野生稻及栽培稻变异位点，发现东乡野生稻具有丰富的特有遗传变异，可以作为栽培稻育种重要基因资源。依据核基因组分类的两亚群间有31个高分化区间，包含1233个基因，同时两个亚群间存在抗旱性差异，尤其是深根比介导的避旱性差异明显。这是该团队继今年2月份在Rice Science（(IF=4.412)上发表的“Dissecting Genetic Basis of Deep Rooting in Dongxiang Wild Rice”的后续工作，结合连锁分析﹑目标区段关联分析和多组学分析深入挖掘东乡野生稻抗旱基因，克隆多个抗旱候选基因并进行初步功能验证。同时通过开发“东野型”抗旱基因分子标记，创制“东野型”抗旱种质资源，培育具有自主知识产权的“东野型”抗旱水稻新品种。该研究得到了江西省揭榜挂帅重大项目、江西省重点研发计划和江西省现代农业科研协同创新专项的支持。近年来，该团队一直致力于东乡野生稻抗旱有利基因挖掘利用和节水抗旱稻新品种选育工作，已选育优质香型三系不育系元香A﹑华优8210通过品种审定并完成转化，选育节水抗旱稻旱优8210通过国家区试和生产试验。
[前沿资讯 ] 研究揭示水稻种子内生核心微生物组垂直传播机制 进入全文
中国农业科学院
近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业微生物资源创新团队建立了水稻内生微生物资源库，并通过多尺度微生物组学分析，阐明了种子内生核心微生物组功能及其垂直传播机制。相关成果发表在《微生物组（Microbiome）》上。植物相关微生物组被称为植物的“第二基因组”，而内生微生物组是植物相关微生物组的核心，与植物进化、抗病抗逆、营养转化具有最密切的联系。该研究利用两代水稻、六个品种、四个种植区、五个取样部位，进行了高通量微生物组深度解析，构建了以水稻内生微生物为基础的资源库。进一步阐明了水稻微生物组群落组装的偏好性及在水稻不同部位的动态变化，发现了14个水稻内生核心分类单元（ASV），并成功分离到可垂直传播的3个泛菌种类和1个糖黄单胞种类。功能基因组学分析表明，这两类细菌基因组简单、无致病特征、产特殊次生代谢物质和酶类等，且具有溶磷、促生等益生特点。该研究提出并通过组学分析验证了水稻种子内生微生物的垂直传播机制，在微生物-植物共进化理论方面具有重要的创新意义。此外，水稻内生微生物资源库的建立为开发利用这一特殊生境微生物提供了资源基础，一些重要微生物类群在营养转化与吸收、抗病抗逆、耐胁迫等方面表现出的巨大潜力，将为微生物肥料、微生物农药、微生物种衣剂、微生物防腐剂的研发开辟新的思路。
