《昆明植物所在壮丽含笑保护遗传学研究方面取得新进展》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2024-04-26
  •      壮丽含笑(Michelia lacei?W.W.Smith)为木兰科(Magnoliaceae)含笑属常绿乔木,在《中国生物多样性红色名录——高等植物卷(2020)》中的受威胁等级为濒危(EN:B1ab(i,iii);D),被列入了2023年12月15日云南省人民政府批准发布的《云南省重点保护野生植物名录》。壮丽含笑也是《“十四五”全国极小种群野生植物拯救保护建设方案》和《云南省极小种群野生植物拯救保护规划(2021-2030)》中急需开展研究和拯救保护的目标物种。在此之前,极小种群野生植物综合保护团队基于野外调查和标本、文献查阅,在对壮丽含笑当前以及未来的潜在适生区域进行模拟,为其保护策略制定提供了参考。为了进一步揭示壮丽含笑濒危的分子机制,研究团队对植株进行系统采样,开展了该物种的保护遗传学研究。
  • 原文来源:https://www.ebiotrade.com/newsf/2024-3/20240328064546916.htm
相关报告
  • 《昆明植物所在菟丝子介导的寄主间系统性磷信号研究方面取得新进展》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-11-21
    •     磷是植物生长发育所需的重要元素,除了直接通过根系从土壤获取,植物还通过与土壤微生物包括丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)以及植物根际的细菌群落的相互作用来获取磷。AMF的定殖以及根际细菌群落的组成和功能受到植物本身的磷信号系统的调控,其中miR399(一类小RNA)和独角金内酯(strigolactones)信号途径都参与植物中磷信号的传递。寄生植物菟丝子可以同时寄生邻近的两个甚至多个寄主植物(包括亲缘关系较远的寄主植物),建立菟丝子连接的植物群体(dodder-connected plants cluster)。在这个群体里,菟丝子可能介导不同寄主间系统性信号的传递。然而,菟丝子是否会在不同寄主之间传递磷饥饿引起的系统信号,进而影响寄主植物根部与AMF的共生以及根际细菌群落尚不清楚。     中国科学院昆明植物研究所吴建强研究团队的最新研究结果表明,对菟丝子连接体系中的一株寄主植物进行缺磷处理,能够显著提高菟丝子相连的另一株不缺磷的寄主植物根部的AMF定殖效率,并且在烟草-菟丝子-烟草连接体系和黄瓜-菟丝子-烟草的连接体系中有同样的结果,说明菟丝子介导保守的系统性磷信号传递,从而促进相连寄主的AMF定殖效率。团队利用遗传学分析,发现miR399和独脚金内酯信号途径负调控菟丝子介导的烟草植株间系统性磷信号传递,影响信号接收烟草植株的AMF定殖效率,以及根际细菌的丰度和群落功能。转录组分析发现,miR399和独角金内酯信号途径共同调控的信号接收植株中的差异基因中部分基因参与转录调控和酶活等生物功能。     通过miR399的茎环反转录和二代测序发现,缺磷处理信号发射者植株促进miR399在菟丝子连接体系中的烟草寄主和菟丝子之间移动。进一步发现,在缺磷处理的烟草植物中,独角金内酯途径可能位于miR399的上游,抑制缺磷诱导的miR399的表达。     该研究从植物营养和系统性信号角度揭示了菟丝子连接的植物群体中菟丝子的生理学和生态学意义,对于理解菟丝子传递的磷相关系统性信号、植物与AMF和根际细菌群落互作以及营养吸收,具有较好的理论意义。
  • 《昆明植物所在附生植物的景天酸代谢多组学研究中取得新进展》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-02-25
    • 附生植物是热带、亚热带森林生态系统的重要组成部分,对其生物多样性和服务功能的形成与维持、特别是养分贮存和水分保持有重要作用。附生植物中存在C3和景天酸代谢(crassulacean acid metabolism,CAM)等光合类型,其中CAM也是植物高效利用水分的一种策略。兰科是种子植物中物种多样性和生态适应性最为丰富的类群之一,该科70%左右的物种为附生植物,其中附生型CAM植物占所有已知CAM植物的60%左右。在生理上,CAM植物通常表现为夜间气孔打开、固定二氧化碳(CO2),白天气孔关闭、在细胞内释放CO2,从而最大限度的减少蒸腾作用,维持植物水分含量。然而,我们对附生植物CAM光合作用的遗传和分子基础以及不同分子层级间协同调控机制的理解仍存在很大程度的未知。   2月21日,中国科学院昆明植物研究所种质资源库李德铢、朱安丹和杨俊波等团队合作在Plant Communications期刊上发表题为High-quality Cymbidium mannii genome and multifaceted regulation of crassulacean acid metabolism in epiphytes的研究论文。该研究通过解析兰科附生型CAM植物硬叶兰(Cymbidium mannii)的高质量基因组,结合高分辨率的转录组学、蛋白质组学和代谢组学数据,对附生植物CAM光合作用的遗传与分子调控机理进行了解析。   研究人员获得了硬叶兰高质量的基因组(contig N50为22.7 Mb),基因组大小为2.88 Gb(图1),其中82.8%为重复序列,这也是硬叶兰基因组较大的主要原因。重复序列中转座元件(TE)占比较大,其插入时间也与兰属物种的分化时间一致(图2),因此推测TE的爆发可能与兰属物种的快速分化有关。       研究表明,硬叶兰中很多代谢物呈现昼夜节律性振荡的变化模式,特别是CAM相关的代谢产物,如苹果酸、延胡索酸、丙酮酸等,呈现出与C3植物不同的昼夜特征,反映了附生CAM植物代谢物积累的昼夜节律性(图3)。        通过全基因组水平、昼夜多时间点的转录组和蛋白组分析发现,硬叶兰的昼夜节律性产物存在相位偏移(phase shift)的现象(图4),表明其光合代谢类型受到多层次的分子调控。CAM核心基因的表达及转录后调控分析不仅确定了固定碳源的重要候选基因(βCA和PPC),也表明了附生型的硬叶兰与地生型景天科植物伽蓝菜、白景天等类似,利用NADP-ME和PPDK途径进行脱羧反应(图5)。        由于生物钟相关基因和顺式调控元件在调节CAM通路中起着至关重要的作用,该研究还探讨了关键的生物钟基因表达模式并预测了可能的调控元件(图6),为后续更深入的功能验证奠定了基础。        中国科学院昆明植物研究所樊维姝博士和贺正山博士为共同第一作者,李德铢研究员、朱安丹研究员和杨俊波正高级工程师为共同通讯作者。昆明植物所张石宝研究员、种质资源库、种质保藏中心和分子生物学实验中心等也参与了本项目。该项目得到了中国科学院B类先导专项(XDB31000000)、云南省创新团队(202105AE160012)和国家科技基础资源调查专项(2021FY100200)等项目的资助。