普通植物中隱藏著無數(shù)的遺傳秘密。近日，我國各地科研人員又破解了三個。這三個結(jié)果來自不同的大學(xué)和不同的工廠。相同的是，它們都是相關(guān)領(lǐng)域的突破。
破譯甘蔗基因組讓甜品生意更加甜蜜
我們的研究將指導(dǎo)甘蔗育種和改良，提高含糖量，讓“甜生意”更甜。福建農(nóng)林大學(xué)教授明瑞光在回答科技日報記者提問時表示。此前，甘蔗品種單一問題嚴(yán)重，擴(kuò)大種植面積等傳統(tǒng)生產(chǎn)方式難以維持。
國內(nèi)甘蔗研究重要中心福建農(nóng)林大學(xué)宣布，該校明瑞光教授團(tuán)隊在國際上首次破譯甘蔗基因組。這是世界上第一個組裝到染色體水平的同多倍體基因組，標(biāo)志著全球作物生物學(xué)研究的重大成就。突破。該成果8日在線發(fā)表在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然遺傳學(xué)》上。
C4光合作用途徑通常被認(rèn)為是一種高效的光合作用模式。甘蔗是世界上最重要的糖類能源作物。近年來，巴西、法國等國家積極開展甘蔗基因組研究。但由于甘蔗是基因組最復(fù)雜的作物之一，且受高多倍體、同源雜交品種等因素的限制，目前尚未取得突破性進(jìn)展。
該研究基于全球首次破譯甘蔗基因組，從甘蔗高糖、高光合作用等生物遺傳特性出發(fā)，首次發(fā)現(xiàn)野生甘蔗基因組中富含抗性基因的重組區(qū)域。闡明了胯部密度作為甘蔗育種抗原的生物學(xué)基礎(chǔ)，為甘蔗分子育種提供了理論支撐，為全球甘蔗遺傳改良做出了里程碑式的貢獻(xiàn)，從而加速甘蔗品種改良和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會福利。益處。
神秘基因讓菊花吃更少的氮
菊花作為中國十大傳統(tǒng)名花之一、世界四大切花之一，起源于中國，并遍布世界各地。其栽培面積和產(chǎn)量均居各類花卉之首。但很多人不知道，菊花這種喜肥植物，根系發(fā)達(dá)，在生長期尤其喜歡吃氮肥，導(dǎo)致氮肥使用過量，污染土地。有沒有可以少施氮肥種植的新品種？
近日，Nature子刊《園藝研究》在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院胡大剛教授、鄭成書教授和孫翠慧老師的研究成果。菊花MADS-box轉(zhuǎn)錄因子CmANR1調(diào)節(jié)極性生長素轉(zhuǎn)運基因并介導(dǎo)菊花根系的發(fā)育。他們在菊花根系中發(fā)現(xiàn)了此前外界不為人知的神秘基因。后者對菊花根系對氮素的吸收有較強(qiáng)的影響，從而為菊花新品種的培育提供理論支持。
胡大剛團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，氮尤其是硝態(tài)氮可以作為信號物質(zhì)以復(fù)雜而精確的方式調(diào)控植物根系發(fā)育，而MADS-box轉(zhuǎn)錄因子CmANR1可以對較高濃度的硝態(tài)氮做出反應(yīng)。經(jīng)過一系列研究，培育高氮利用效率的轉(zhuǎn)基因菊花新品種已成為可能。
植物中神秘的剪刀手是如何發(fā)出咔嗒聲的？
選擇性剪接是生物體中普遍存在的現(xiàn)象。它就像有機(jī)體中的一位神秘設(shè)計師，可以定制蛋白質(zhì)，從而導(dǎo)致生物多樣性。國際權(quán)威植物學(xué)雜志《The Plant Cell》近日在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鄭魯慶教授課題組的研究成果，揭示了選擇性剪接在植物礦質(zhì)元素代謝中的調(diào)節(jié)作用，可控制植物養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運元素。
當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生重大變化，特別是植物生長所必需的某些礦質(zhì)元素缺乏時，植物內(nèi)部就會自動啟動反應(yīng)機(jī)制。設(shè)計師通過選擇性剪接變身營養(yǎng)師，改變植物體內(nèi)的基因。重置以使它們更能適應(yīng)環(huán)境的變化。
為了闡明選擇性剪接在此過程中的作用，該研究首先對不同礦質(zhì)元素缺乏條件下的水稻RNA-Seq數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的生物信息學(xué)分析，觀察進(jìn)行選擇性剪接的基因是否受到調(diào)控。改善大米中礦物質(zhì)元素的吸收和代謝。
鄭魯慶說：關(guān)于植物對不同礦質(zhì)元素的吸收和運輸，目前已經(jīng)有很多報道和研究。然而，面對水稻等模型植物的激素缺乏反應(yīng)機(jī)制，仍有許多未知途徑需要探索。該研究建立了適合分析模式作物水稻中選擇性剪接的系統(tǒng)分析方法，拓寬了人們對植物響應(yīng)非生物脅迫過程的認(rèn)識，為今后培育營養(yǎng)元素高效利用的品種提供了理論基礎(chǔ)。 （記者謝凱飛、王彥斌、張曄）
