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[学术文献 ] Rice miR1432 Fine-Tunes the Balance of Yield and Blast Disease Resistance via Different Modules 进入全文
RICE
microRNAs act as fine-tuners in the regulation of plant growth and resistance against biotic and abiotic stress. Here we demonstrate that rice miR1432 fine-tunes yield and blast disease resistance via different modules. Overexpression of miR1432 leads to compromised resistance and decreased yield, whereas blocking miR1432 using a target mimic of miR1432 results in enhanced resistance and yield. miR1432 suppresses the expression of LOC_Os03g59790, which encodes an EF-hand family protein 1 (OsEFH1). Overexpression of OsEFH1 leads to enhanced rice resistance but decreased grain yield. Further study revealed that miR1432 and OsEFH1 are differentially responsive to chitin, a fungus-derived pathogen/microbe-associated molecular pattern (PAMP/MAMP). Consistently, blocking miR1432 or overexpression of OsEFH1 improves chitin-triggered immunity responses. In contrast, overexpression of ACOT, another target gene regulating rice yield traits, has no significant effects on rice blast disease resistance. Altogether, these results indicate that miR1432 balances yield and resistance via different target genes, and blocking miR1432 can simultaneously improve yield and resistance.
[学术文献 ] A Procedure for Inducing the Occurrence of Rice Seedling Blast in Paddy Field 进入全文
PLANT PATHOLOGY JOURNAL
Rice blast caused by the filamentous fungus Magnaporthe oryzae, is arguably the most devastating rice disease worldwide. Development of a high-throughput and reliable field blast resistance evaluation system is essential for resistant germplasm screening, resistance genes identification and resistant varieties breeding. However, the occurrence of rice blast in paddy field is easily affected by various factors, particularly lack of sufficient inoculum, which always leads to the non-uniform occurrence and reduced disease severity. Here, we described a procedure for adequately inducing the occurrence of rice seedling blast in paddy field, which involves pretreatment of diseased straw, initiation of seedling blast for the first batch of spreader population, inducing the occurrence of the second batch of spreader population and test materials. This procedure enables uniform and consistent infection, which facilitates efficient and accurate assessment of seedling blast resistance for diverse rice materials.
[前沿资讯 ] 院士专家：分子设计育种让水稻高产又优质 进入全文
海南日报
决定水稻产量和品质的主要因素有哪些？如何通过科学育种满足特殊群体在营养摄入上的“定制化”需求？1月6日，在第二届三亚国际种业科学家大会上，中国科学院院士李家洋，中国工程院院士、中国水稻研究所所长胡培松，围绕水稻分子设计育种、功能稻米发展方向等话题同台“论稻”，分享水稻育种最新科技成果，助力推动水稻产业高质量发展。随着人们生活质量的提高，人们对食物的需求不仅是要吃得饱，更希望吃得好、吃得健康。“我们通过水稻分子设计育种实践，培育了一系列高产优质新品种，并进行了大面积的生产推广，为解决‘高产不优质，优质不高产’提供了有效途径。”李家洋在作《水稻分子设计育种》演讲时说。据悉，分子设计育种能够实现从经验育种到定向高效的精确育种转变，是一种新的保障粮食安全的技术体系与途径，其特点是精准、高效、综合、安全。“利用分子精准设计育种技术，我们成功培育双季早粳稻新品种‘中科发早粳1号’，填补了双季早粳稻品种在我国水稻生产中的空白。”李家洋说。“在推动从‘吃得饱’到‘吃得好’，再到‘吃得健康’的转型过程中，主粮作物之一的水稻扮演着更重要的角色。”胡培松认为，功能稻米作为一类特殊功能的水稻产品，是营养导向型农业、功能农业或功能食品的重要组成部分，“通过功能细分来提升水稻产业、产品附加值具有重要意义。”充分利用分子精准设计等育种技术，不仅有助于保障国家的粮食安全，还可以满足“众口难调”的个性化需求。“我国已经研究出不少功能性大米。例如，刘耀光博士团队研发了首例富含花青素的水稻新种质‘紫晶米’，花青素可预防癌症、心血管疾病、糖尿病等慢性疾病。还有团队研发出适合糖尿病患者的高抗性淀粉稻米。”谈及功能稻米未来的发展方向，胡培松认为，功能稻米不单单针对“病人”，实际上具有很好的预防功效，适合所有人群。他倡导功能性稻米的大众化消费能优化居民的饮食结构，提升消费者对功能稻米及其产品的黏性，助力推动功能稻米产业化发展。
[前沿资讯 ] 解析香禾糯遗传演化规律并阐明侗族族源及迁徙路线 进入全文
中国农业科学院作物科学研究所
2022年12月28日，中国农业科学院作物科学研究所水稻优异种质资源发掘与创新利用创新团队在基因组层面解析了我国黔东南香禾糯（Kam Sweet Rice）的遗传演化规律及基因组印记，阐明了侗族族源及迁徙路线，为研究人类文明和迁徙模式提供了一种新思路，并为未来高产和抗逆等水稻育种提供了有价值的基因组数据和资源。相关研究成果在线发表在《分子植物（Molecular Plant）》杂志上。人类迁徙活动是影响水稻遗传演化的重要因素之一。侗族是中国古老的稻作民族之一，目前民族学和历史学界对其族源及迁徙路线研究仍是学说各异。香禾糯是受侗族传统饮食及农耕文化影响而被持续种植利用上千年的一类特殊生态型地方稻种，解析香禾糯优异特性形成的遗传机制不仅对育种利用有重要意义，根据香禾糯遗传演化规律揭示侗族的起源和迁徙更是一项具有创新思路的研究工作。研究团队利用香禾糯和长江流域以南地方稻种，从基因组层面揭示香禾糯起源于广西、广东、福建和江西；结合民族学证据研究表明，后续香禾糯随侗族祖先的迁徙而传入黔东南。香禾糯与上述省份地方稻种之间存在显著的基因渗入，预示着人类活动的干预。因此，本研究从基因组层面推测侗族族源来自于广西、广东、福建和江西，同时从香禾糯的多次基因交流和渗入揭示侗族在历史上发生了多次迁徙事件。研究发现约350年前香禾糯与祖先群体发生遗传分化，其有效群体规模约220-150年前达到顶峰；约150-120年前、30年前遭遇了驯化瓶颈，有效群体规模大幅下降，这分别与黔东南历史上的“糯改粘”政策及杂交水稻大面积推广事件相吻合。此外，基因组印记揭示香禾糯农艺性状相关关键基因GS3、Hd1和DPS1以及耐冷相关关键基因LTG1和MYBS3是侗族选择驯化的目标基因，其单倍型变化模式为香禾糯驯化动态过程提供了遗传证据。研究还发掘了一个穗粒数相关基因，可能对水稻增产发挥重要作用。
[前沿资讯 ] 科技创新进展：建立正常结实率杂交水稻无融合生殖体系 进入全文
中国水稻研究所
近日，中国水稻研究所王克剑团队在Molecular Plant杂志上在线发表了题为“Synthetic apomixis with normal hybrid rice seed production”的研究论文。该研究优化了杂交水稻无融合生殖体系，得到了结实率几乎不受影响的无融合生殖杂交水稻植株，实现了对无融合生殖技术体系结实率的大幅提升。杂交稻育种充分发挥了杂种优势的潜能，实现了水稻的高产、稳产，为世界粮食安全提供了重要保障。杂交稻后代种子会发生杂种优势表型分离，因而无法再应用于农业生产，需要每年通过繁琐的程序重制新的杂交种子。杂交制种极易受外界环境影响，生产成本高，种子产量低，价格十分昂贵。因此，如何实现杂交稻自留种，一直被认为是杂交育种的最高目标。自然界中存在一种通过种子进行克隆繁殖的无性生殖方式——无融合生殖。将这种生殖方式引入杂交农作物中，有望可以实现杂交作物自留种。2019年，美国科学家和我所王克剑研究团队分别在常规稻和杂交稻中建立了人工无融合生殖体系，首次获得了水稻的克隆种子，为杂交稻进行自留种提供了可能。但是，这两种人工无融合生殖体系均存在结实率低和克隆种子比例低问题，限制了该技术在农作物中应用。该研究对水稻可诱导孤雌生殖基因BBM1的三个同源基因BBM2、BBM3和BBM4进行系统研究，挖掘相关基因诱导孤雌生殖的潜力。利用拟南芥卵细胞特异性启动子(pDD45) 分别驱动BBM2、BBM3和BBM4，获得这三个基因水稻卵细胞异位表达植株EE-BBM2、EE-BBM3和EE-BBM4。接着，借助分子标记技术和流式细胞术对BBMs异位表达植株后代进行分析，发现BBM4卵细胞异位表达植株可以诱导孤雌生殖，单倍体诱导率为3.2% 。随后，研究人员测试了BBM4在无融合生殖体系的应用潜力。将异位表达BBM4与有丝分裂代替减数分裂策略MiMe结合，在杂交稻中成功获得了可以发生无融合生殖的Fix2 (Fixation of hybrids 2) 材料。Fix2植株不仅在营养生长阶段表现正常，而且结实率高达80.9-86.1%，与正常杂交稻82.1-86.6%相近。通过细胞倍性检测，在其子代中获得了细胞倍性为二倍体且基因型与亲本保持一致的植株，这些克隆植株的表型也与野生型杂交稻高度相似，同时维持了80.9-82.0%的高结实率 。
[前沿资讯 ] 科技创新进展：研究揭示水稻卷叶基因SRL10协同调控耐热性 进入全文
中国水稻研究所
近日，中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室张光恒研究员/钱前院士团队在《植物生物技术杂志》上发表了题为《半卷叶调控基因SRL10通过与过氧化氢酶B互作协同调控水稻叶形及其耐热性》的研究论文。该研究克隆了同时调控水稻株叶形态建成与产量、耐热性的相关的双链RNA结合蛋白编码基因SRL10，并揭示其与过氧化氢酶CATB互作、协同调控水稻耐热性的分子机制，鉴定了SRL10在水稻中具优异耐热性的等位变异。团队利用水稻叶片卷曲和热敏感突变体srl10、染色体片段置换系及自然种质遗传群体，通过正向遗传学方法完成株型发育与耐热协同调控相关的目的基因SRL10的图位克隆，该基因编码双链RNA结合蛋白。研究发现SRL10影响miRNA生物合成，正向调控近轴面泡状细胞发育影响株叶形态和产量，同时参与miRNA介导的耐热性调控进程。SRL10与过氧化氢酶同工酶B（CATB）互作，增加蛋白稳定性，增加SRL10的表达量能显著提高CATB介导的H2O2清除能力，增加耐热性。SRL10的单倍型和等位基因频率分布分析结果表明，粳稻中大部分品种携带SRL10 Hap1等位变异，籼稻中同时存在SRL10 Hap2和SRL10 Hap3等位变异，而大多数aus稻品种携带SRL10 Hap3等位变异。鉴定结果表明：携带aus稻SRL10 Hap3等位变异的自然品种在高温胁迫下结实率均显著高于携带SRL10 Hap1等位变异的粳稻品种。用遗传背景接近的遗传材料构建分别携带aus稻和粳稻的SRL10等位变异的近等基因系（NIL-SRL10 Hap3和NIL-SRL10 Hap1）。蛋白稳定性鉴定结果表明：NIL-SRL10 Hap3蛋白热稳定性要显著高于NIL-SRL10 Hap1，且在人工控制的高温条件下NIL-SRL10 Hap3的结实率和产量均显著高于NIL-SRL10 Hap1。而且，具有SRL10 Hap3等位变异的品种，SRL10和CATB表达水平较高，蛋白稳定性强，使植株具有更强的耐热性。因此，高温胁迫下SRL10通过与CATB互作调控H2O2的积累，参与ROS代谢，减轻高温胁迫对植株的伤害，提高耐热性。携带SRL10 Hap3单倍型在高温环境下为具有提高水稻耐热性有利等位变异。本研究首次将水稻的形态发育和生理抗逆作为一个整体开展研究，在研究思路和技术上都取得重要突破。研究结果不仅进一步完善了水稻株型与抗逆的协同调控遗传网络，同时为水稻多性状协同改良和抗逆育种提供新的理论依据和基因资源。
