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[前沿资讯 ] 专家团队揭示移动的ARGONAUTE 1d调控水稻低温育性的新机制 进入全文
中国科学院
单子叶植物生殖细胞中产生大量21-和24-nt phasiRNA，和动物中piRNA类似参与雄配子发育，特别是极端温度下的育性调控，但有关phasiRNA的合成机制及功能调控却知之甚少。近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风研究组在Science China Life Sciences发表了题为Mobile ARGONAUTE 1d binds 22-nt miRNAs to generate phasiRNAs important for low-temperature male fertility in rice的研究论文，揭示了OsAGO1d可以从花药壁细胞移动到花粉母细胞，通过结合22-nt miRNA介导phasiRNA的合成以维持水稻低温育性。前期研究发现phasiRNA的合成需要22-nt miR2118和miR2275与AGO蛋白形成沉默复合体介导PHAS转录本起始切割，随后在RDR6以及DCLs的加工下，产生成熟的21-和24-nt phasiRNA (Johnson et al., 2009; Song et al., 2012a; Song et al., 2012b, Teng et al., 2020)。其中具有5′C特征的21-nt phasiRNA可以装载进入AGO蛋白家族的MEL1中参与减数分裂调控 (Nonomura et al., 2007; Komiya et al., 2014)，参与phasiRNA产生和发挥功能的其它AGO蛋白还未知该研究发现水稻OsAGO1d受低温诱导表达，OsAGO1d敲除突变株在低温下绒毡层降解延迟，导致雄性不育。通过RNA免疫共沉淀实验，发现OsAGO1d主要结合带有5′U 的21-nt phasiRNA以及miR2118和miR2275家族成员。通过全基因组小RNA测序发现OsAGO1d介导了近千个PHAS位点phasiRNA的产生。有意思的是，RNA原位杂交结果显示OsAGO1d主要在花药壁细胞中转录，而免疫荧光与免疫金标的结果则显示OsAGO1d蛋白更多的在花粉母细胞中积累，表明OsAGO1d蛋白质可以从花药壁细胞移动到花粉母细胞中。为了探究OsAGO1d的移动对phasiRNA合成的重要作用。研究人员通过分析依赖于OsAGO1d的phasiRNA组织表达及在花粉母细胞中的分布比例，揭示OsAGO1d在花药壁细胞中结合miR2118从而负责21-nt phasiRNA的产生，而移动到花粉母细胞中主要结合miR2275产生24-nt的phasiRNA。该研究解析了OsAGO1d介导phasiRNA代谢在低温育性调控的重要作用，其可移动的特性精细调控了不同长度phasiRNA的时空分布，为花药发育过程中花药壁与花粉母细胞之间信号交流提供了新的物质基础。
[前沿资讯 ] 中国4‰盐度下耐盐常规稻再破纪录，亩产超691公斤 进入全文
北青网
青岛的耐盐碱水稻产量有了新突破！10月11日，随着青岛海水稻研究发展中心（以下简称“中心”）组织的耐盐碱水稻专家测评会圆满完成，中国海水稻实现4‰盐度下耐盐常规稻产量新高度。当日上午，中心邀请山东省水稻产业技术体系首席专家周学标研究员、国家品种审定委员会水稻专业组委员张保友研究员、山东省农业科学院作物所李升东副研究员担任测产专家。对耐盐常规稻材料22ZS-39和22ZS-44进行了小面积试验田测产验收。种植试验田土壤含盐量0.34‰，pH值7.9，测产水稻材料以及对照品种全生育期进行4‰的咸水灌溉。此次测产材料22ZS-39产量608.9kg/亩；22ZS-44产量691.8kg/亩，均超过了对照品种盐稻21号516.9kg/亩的产量。这两个耐盐碱常规稻产量打破往年纪录，实现了4‰盐度下耐盐常规稻产量新高度。据青岛海水稻研究发展中心技术研发事业部部长万吉丽介绍，测产的两个水稻材料非常有代表性。“22ZS-44亩产量已经达到了691.8kg，是一个非常不错的成绩，很有发展潜力。2017年中心测产的一个杂交籼稻品种，在千分之六的咸水灌溉下，产量达到620.95kg/亩。但因为它是杂交稻品种，杂交稻普遍比常规稻产量高很多，所以今天测产的两种水稻材料在全生育期盐度4‰的咸水灌溉的条件下，产量应该是很不错了，在全国来说也是比较高的。” 青岛海水稻研究发展中心团队自2012年在袁隆平院士的带领下开始做耐盐碱水稻育种研究。育种过程中通过杂交育种、诱变育种及生物育种相结合的育种手段，缩短育种周期。2019年耐盐常规稻的产量为295.9 kg/亩，2021年耐盐常规稻的产量为590.6 kg/亩，2022年4‰盐度下耐盐常规稻的最高产量为691.8kg/亩。团队在育种方面不断突破，并且每年持续不断输出新的稳定的耐盐碱水稻新品种。与此同时，十年间，中国海水稻已从科研试验阶段，发展到产业化规模化推广，实现了“从无到有、从小到大”的飞跃。截至2021年底，中国海水稻种植面积达到60万亩，分布在黑龙江、山东、江苏、新疆、内蒙古、浙江等十多个省份，品种覆盖全国四大类典型盐碱地。2022年，中国推广海水稻种植的面积突破100万亩。
[前沿资讯 ] 重度盐碱地种上水稻 万亩荒滩变良田 进入全文
消费日报网
百谷盈满为丰，颗粒归仓为收。近日，中国科学院吉林大安农田生态系统国家野外科学观测研究站在大安市红岗子乡中科院“黑土粮仓”科技会战盐碱地水田万亩核心示范区，召开盐碱地“良田+良种+良法”高效治理模式专家现场测产交流会。在场的院士、专家们看到“不长粮”的盐碱地通过酸性磷石膏改良的重度盐碱地水稻产量达到517.39公斤/亩，无不感到惊喜。10月7日上午，测产交流会在吉林省大安市红岗子乡按时举行。经过推选，中国科学院院士、华南农业大学刘耀光教授担任本次测产组的组长。测产要通过收割、丈量、称重、除水、去杂等严格程序。首先进行的收割机进行收割，记者注意到通过土壤改良的稻田地里稻子长势喜人，在同一块地没有经过土壤改良的稻叶已经枯萎。通过土壤剖面可以清晰的看到，改良的盐碱地泥土发生了巨大变化，稻子根系已经扎得很牢固。而没有经过改良的稻田地土壤依然白花花一片。通过测产组测产，利用酸性磷石膏改良的重度盐碱地（改良前土壤pH 10.58，EC 0.42mS/cm）水稻产量达到517.39公斤/亩，而未实施土壤改良的水田产量仅为35.16公斤/亩，增产高达13.7倍。按此推算，每改造1000亩盐碱地即可增产粮食100万斤以上。
[前沿资讯 ] 科技创新进展：环境湿度调控稻瘟病菌致病力和水稻基础抗性的分子机制 进入全文
中国水稻研究所
近日，中国水稻研究所寇艳君课题组在Plant, Cell & Environment 期刊上发表了题为“Dual impact of ambient humidity on the virulence of Magnaporthe oryzae and basal resistance in rice”的研究论文，该研究利用水稻-稻瘟病菌系统，解析了环境湿度调控稻瘟病发生的机制。研究团队通过研究结果表明，在低湿条件下，稻瘟病菌分生孢子无法形成附着胞，从而丧失侵染水稻的能力；在高湿条件下确保稻瘟病菌附着胞形成后转入低湿环境，水稻乙烯信号途径基因EIN2和EIL1等被稻瘟病菌显著诱导表达，激活乙烯介导的基础抗性，水稻对稻瘟病的抗性增强；而在高湿条件下，稻瘟病菌的分生孢子吸水萌发形成附着胞，与此同时，水稻乙烯信号途径相关基因不能有效被稻瘟病菌诱导表达，水稻基础抗性降低，最终导致水稻更易感稻瘟病。进一步试验发现，施用乙烯利（乙烯类似物）是提高高湿条件下水稻对稻瘟病抗性的有效策略。这些结果表明环境湿度对稻瘟病菌致病力和水稻抗性均有显著影响，揭示了稻瘟病在高湿环境下更易发生的分子机理，为应对全球气候变化及极端天气频发有效防控稻瘟病提供了重要的理论基础。
[前沿资讯 ] 水稻叶片衰老机制研究取得进展 进入全文
中国科学院遗传与发育生物学研究所
中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室储成才研究组对380多份水稻早衰突变体进行大规模筛选，获得一批NO含量改变的叶片细胞死亡突变体。该团队对NO大量积累的突变体noe1（nitric oxide excess 1）的研究表明，强光条件下，水稻叶片中ROS清除剂过氧化物酶（Catalase）功能缺失，导致以H2O2为主的ROS浓度升高，诱导NO产生并引起多个调控程序化细胞死亡（PCD）蛋白质的亚硝基化修饰，促进细胞死亡，这为RNS参与ROS诱导的细胞死亡过程提供了全新的注释（Plant Physiology，2012）。对另一NO积累突变体noe2的研究显示，与noe1完全不同的叶片细胞死亡的分子机理。NOE2编码一个含有NB-ARC结构域的蛋白RLS1（Rapid Leaf Senescence 1），是一类抗性（Resistance，R）蛋白。植物R蛋白识别病原体后的典型特征之一是引起超敏反应（Hypersensitive Response, HR）型细胞死亡，同时伴随着ROS和RNS的积累。然而，目前对这一过程的分子机制知之甚少。进一步研究发现，RLS1功能获得突变（RLS1-D）触发了水稻中强光依赖的类超敏反应型细胞死亡（high-light dependent HR-like cell death），且不依赖水杨酸（SA）的积累及NPR1（Nonexpressor of Pathogenesis Related Gene 1）活性和RAR1（Required for Mla12 Resistance 1）的功能。研究通过对RLS1激活抑制子（suppressors of RLS1 activation）的筛选，克隆到Root Meander Curling（RMC）基因。RMC编码一个富含半胱氨酸的受体类分泌蛋白（Cysteine-rich Receptor-like Secreted Protein，CRRSP），并作为RLS1结合蛋白发挥作用。RLS1和RMC共同表达导致亚细胞定位模式的改变，触发细胞死亡过程，致使抗氧化酶APX1活性降低，从而揭示了NB-ARC-CRRSP信号模块调节水稻细胞氧化状态、细胞死亡过程和相关免疫反应。
[前沿资讯 ] 水稻LVPA4基因提升稻米产量和品质 进入全文
中国农业科学院作物科学研究所
9月30日，中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队与相关单位合作从新的视角揭示了水稻单个产量基因通过源、库、流性状协调作用增加水稻产量和品质的调控机理，为水稻高产优质育种提供理论支持。相关研究成果在《植物生理（Plant Physiology）》在线发表。水稻产量的提高过程，实质上是源、库、流性状的遗传改良与其平衡关系不断建立的过程。源主要是指水稻剑叶和倒二叶，库主要指每穗粒数和粒重，流主要是指连接源和库的穗颈维管束大小和数量，源、库、流性状与产量呈显著的正相关。克隆控制水稻流性状的重要基因，揭示水稻流性状的调控机理，对水稻超高产育种具有重要的指导意义。然而，控制水稻穗颈大维管束韧皮部面积基因的克隆却少有报道。研究人员克隆到了一个控制水稻穗颈大维管束韧皮部面积性状的基因LVPA4，该基因与窄叶基因NAL1等位。该基因的突变体与其对照植株相比，显著增加了穗颈大维管束韧皮部面积（约12.7%）、每穗总粒数（约17.2%）、每穗实粒数（约22.5%）、剑叶面积、叶面积指数以及抽穗期茎鞘非结构性碳水化合物的含量，导致源、库、流性状的协同提高。试验表明，该突变体在小区试验中稻谷产量增幅7.6～9.6%，同时源中光合作用的产物包括前期贮存在茎秆中的非结构碳水化合物通过流性状充分运送到籽粒中，籽粒特别是穗基部的籽粒充实度好，从而改善了稻米品质。该研究表明LVPA4单个基因通过源、库、流性状的协调作用，同时提高了水稻产量和稻米品质，在水稻高产优质育种中具有应用价值。
