2022年中国植物科学重要研究进展

2022年中国科学家在植物科学主流期刊发表的论文数量相比2021年显著增加,在防止“多精受精”分子机制,胞外pH感受器,叶绿体蛋白运输通道结构,作物高产、优质、耐逆、抗病及共生固氮机制,被子植物自交不亲和性的起源和演化机制,甘蔗和玉蜀黍种质资源演化等方面取得了重要研究进展。其中,“水稻抗高温基因挖掘及调控新机制”入选2022年度中国生命科学十大进展。该文总结了2022年度我国植物科学研究取得的成果,简要介绍了30项有代表性的重要进展,梳理了植物科学研究中所使用的实验材料,以帮助读者了解我国植物科学的发展态势,进而思考如何更好地开展下阶段研究和服务国家需求。     

番茄抗病基因Cf9的3′UTR区含有内含子序列

从番茄（ＬｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍＭｉｌ．）抗病品种“中杂９号”基因组ＤＮＡ中扩增并克隆了番茄抗叶霉病基因Ｃｆ９。序列分析结果表明,该基因全长２７５１ｂｐ,含有一个编码８６３个氨基酸的开放阅读框架。在该基因的３′ＵＴＲ区发现了一段未曾报道的内含子序列,长１１５ｂｐ,它所处的位置与番茄另一个抗叶霉病基因Ｃｆ２内含子的位置相似,其５′和３′边界序列为一重复序列,ＴＣＣＡＧＧ（Ｔ）ＡＴＴＣ,并与Ｃｆ２基因内含子边界序列高度同源。与已报道的Ｃｆ９的ｃＤＮＡ序列相比,它的第３７１位的核苷酸Ｔ突变成了Ｃ,从而使其编码蛋白的ＬＲＲ区第１２１位的亮氨酸突变为脯氨酸。     

通过原位反转录研究MADS盒基因M79的时空表达模式

通过设计可以引发特定mRNA进行转录的特异引物,采用了一种新的原位反转录的方法检测mRNA,这种原位反转录的方法是把原位杂交和反转录进行有机结合的结果,其实用性能和关键步骤都已进行优化。研究表明,只要设立合适的对照原位反转录方法, 检测mRNA的灵敏度高、假阴性和假阳性率低。用这种方法对一个属于AGL2亚组的水稻(Oryza sativa L.)的MADS-盒基因M79的表达进行了分析,结果表明,在水稻从营养到生殖的各个发育阶段,M79均有表达,与平行进行的传统原位杂交的方法得到的结果类似。相对而言,原位反转录法耗时短、容易操作,可以成为一种可靠的原位定位mRNA的基本技术。     

用ITS序列确定小麦B基因组的可能供体间的关系

对小麦B基因组的可能供体山羊草属Aegilops sect．Sitopsis的5个种的核糖体DNA的内部转 录区(ITS)进行了PCR扩增和克隆,井测定ITSl和ITS2的序列,用ITSl+ITS2的序列重建了 Aegilops sect．Sitopsis中5个种的系统发育关系。结果表明,斯卑尔脱山羊草Ae．speltoides是sect． Sitopsis中特殊的一个种,它与该组其余4种间的平均遗传距离是后者彼此间平均遗传距离的3倍,Ae． speltoides与同组其余4个种的分离要比后者相互间的分离早得多;在拟斯卑尔脱组Sect．Sitopsis的5 个种中,长柱山羊草Ae．longissima与沙融山羊草Ae．sharonensis的关系最近。ITS序列可以进一步用来作为确定B基因组起源的分子标记。     

根据R基因保守区分离小麦R基因类似序列

用根据核苷酸结合位点(nucleotide binding site, NBS)和丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶域设计的2对简并性引物,以小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系的cDNA为模板进行PCR扩增.扩增产物克隆到pGEM-T载体中,经测序,共获得具有NBS结构域特征的片段克隆9个和具有丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶域特征的片段的克隆1个.将克隆之间核苷酸序列同源性高于90%的克隆归为一类,把9个NBS片段分为6类.这6类抗病基因类似序列(resistance gene analogs, RGA)均具有阅读框,并与已克隆的小麦抗条锈病基因Yr10、大麦抗白粉病基因Mla1和Mla6、拟南芥的抗病基因RPS2以及其他一些抗病基因在NBS保守区内具有高度的同源性.用小麦中国春缺体-四体初步将它们分别定位于小麦第一、第二和第五部分同源群上.进一步用5′-RACE技术获得RGA N5的5′-端,发现其编码产物的N端还具有6个亮氨酸拉链(leucine zipper, LZ),与RPS2的N-端有较高同源性.     

通过原位反转录研究MADS盒基因M79的时空表达模式

通过设计可以引发特定mRNA进行转录的特异引物,采用了一种新的原位反转录的方法检测mRNA,这种原位反转录的方法是把原位杂交和反转录进行有机结合的结果,其实用性能和关键步骤都已进行优化.研究表明,只要设立合适的对照原位反转录方法,检测mRNA的灵敏度高、假阴性和假阳性率低.用这种方法对一个属于AGL2亚组的水稻(Oryza sativa L.)的MADS-盒基因M79的表达进行了分析,结果表明,在水稻从营养到生殖的各个发育阶段,M79均有表达,与平行进行的传统原位杂交的方法得到的结果类似.相对而言,原位反转录法耗时短、容易操作,可以成为一种可靠的原位定位mRNA的基本技术.     

湖北省鸟类新记录——黑浮鸥

2020年9月19日,在湖北省武汉市江夏区红旗湖(俗称千亩塘,位于汤逊湖东北部,114°24′38″E,30°26′42″N)进行鸟类观察时,发现并拍摄1 种鸥科 Laridae 鸟类,共2只,根据野外观察,结合照片(图1 ) ,鉴定为黑浮鸥Chli-donias niger (Linnaeus, 1758),据《中国...     

水稻矮缩病毒第11号组分基因序列和编码蛋白的功能分析

水稻矮缩病毒(Rice Dwarf Virus-RDV)广泛分布于中国、日本及东南亚地区,侵染水稻和禾本科其它一些作物,是造成水稻减产的主要原因之一,对农作物危害极大。RDV属于呼肠孤病毒科(Re-oviridae)中的植物呼肠孤病毒属(Phytoreovirus)成员,其病毒粒子直径70nm,为20面体,有双层     

CHS基因起源初探及其在被子植物中的进化分析

利用PCR与TAIL-PCR方法,从半月苔(Lunulariacruciata(L.)Dum.exLindb.)中获得了一段长约1000bp的基因片段,它与已知的CHS基因在核苷酸水平上的相似性大于56%,在氨基酸水平上的相似性大于60%,所推断的氨基酸序列中酶反应的4个催化位点与已知晶体结构的紫花苜蓿MCHS2A上的催化位点相同,首次证明了苔类植物中可能存在类CHS基因,将CHS基因的起源时间推到苔藓类植物出现之前。以该序列和两种蕨类植物(Psilotumnudum(L.)Griseb.和EquisetumarvenseL.)的CHS序列作为外类群,应用邻接法、最大简约法和最大似然法分别构建了被子植物的CHS的分子系统树。结果表明,大部分科中的CHS分布在不同的分支上,而十字花科、豆科和禾本科各自聚成一个单系类群。以邻接树为依据,对茄科、旋花科和菊科的CHS基因进行了相对碱基替换速率的检测,发现这三个科内或科间序列的替换速率不一致。被子植物的CHS基因在基因拷贝数目、碱基替换速率以及重复/丢失事件的发生上都存在较大的差异,这种差异可能与被子植物的生活史、生活环境、花的特性以及对外界的防御系统等的多样性相关。     

鄱阳湖流域植被总初级生产力时空变化特征及其气候驱动因子分析

植被总初级生产力(GPP)在陆地生态系统和全球气候变化研究中占有重要地位。基于MODIS GPP遥感数据产品、土地覆盖数据和气象观测数据,对2000–2013年鄱阳湖流域GPP的时空变化及其与气候因素的关系进行了分析。结果表明,鄱阳湖流域GPP的年总量变化介于88–2 493 g C·m~(–2)·a~(–1)之间,平均值为1 361 g C·m~(–2)·a~(–1);GPP年总量最小值出现在2002年,最大值出现在2004年。GPP年际变化呈现明显的上下波动现象,并呈缓慢增长趋势。近14年植被GPP年均值在空间分布上表现出由湖区中心向四周散射递增的特点,GPP显著增加的区域占全区总面积的40%,主要分布在研究区东北部。相关性分析显示,气温对GPP年际变化的影响程度强于降水。此外,火灾对GPP的年际变化也具有一定的影响。该研究可为了解研究区的植被生长状况和生态环境质量提供参考。