登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《植物种质资源与基因组学攻关团队取得烟促种子萌发研究新进展》

  • 来源专题：转基因生物新品种培育
  • 编译者： 姜丽华
  • 发布时间：2023-02-22

  • 近日，中国科学院昆明植物研究所植物种质资源与基因组学攻关团队在国际植物科学主流学术期刊Trends in Plant Science发表论文，阐述野火烟气促进种子萌发研究的前沿进展，并提出烟促种子萌发的新见解。

    火是一种自然现象，失控的森林大火会造成灾害性损失，但另一方面野火也为一类适应火的植物（fire-chasers）更新创造了必备的环境条件。长期以来，“烟素”（Karrikin）被认作烟气中普遍存在的主要种子萌发信号，其来源于纤维素的热解。近期，曹德昌副研究员与德国马普化学生态所合作发现木质素的热解产物丁香醛也具有促进火后植物种子萌发的功能。基于种子萌发烟信号研究的最新发现，植物种质资源与基因组学攻关团队研究人员在Trends in Plant Science撰文提出一种全新的观点：植物对火的适应与木质素的演化紧密相关，植物可能利用木质素热解产物作为野火信号启动火后种子萌发。这一观点挑战了该领域的传统认知。

    作者们综合种子生态学、植物进化和植物系统学的知识，用独特的视角重新审视烟促种子萌发这一有趣的生态学现象。Trends in Plant Science主编Susanne C. Brink认为这一独特视角体现了作者对这一领域的激情。论文第一作者为曹德昌副研究员，攻关团队负责人李德铢研究员为论文通讯作者。美国University of Kentucky国际知名种子生物学家Carol C. Baskin和Jerry M. Baskin 也作为论文参与作者贡献了许多精彩的讨论。

      据悉，曹德昌副研究员还以第一兼通讯作者在Matter杂志发表新观点论文，提出将烟信号化合物与生物炭结合使用以助力农业可持续发展的新见解（Cao, 2022, Matter）；并于近期受邀担任美国植物生物学会主办的著名学术期刊Plant Cell和Plant Physiology的Assistant Features Editor，为两刊撰写评论文章（Cao, 2022, Plant Cell; Cao, 2022, Plant Physiol.）。

      上述工作得到了昆明植物所引进“优秀人才”项目和中国西南野生生物种质资源库启动经费的支持。Trends in Plant Science的研究工作还得到了云南省“兴滇英才”青年项目和云南省科协青年人才托举工程项目的支持。

  • 原文来源：http://www.kib.cas.cn/xwzx/kyjz/202302/t20230220_6680248.html
160浏览量
原文链接
相关报告

  • 《极小种群野生植物蒜头果保护基因组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：2024-10-09
    •     蒜头果（Malania oleifera）隶属于铁青树科蒜头果属，是我国特有的珍稀濒危孑遗植物，仅残存于云南东南部和广西西部的喀斯特地区，因其种子富含神经酸而具有极高经济和药用价值。由于其种群小且生境破碎化严重，蒜头果在《云南省极小种群物种规划纲要（2010-2020）和紧急行动计划（2010-2015）》中被列为急需采取紧急拯救保护行动的极小种群野生植物，也是国家二级重点保护野生植物。中国科学院昆明植物研究所极小种群野生植物综合保护团队通过基于前期发表的蒜头果高质量基因组，对蒜头果整个分布范围内的16个种群165个个体开展了全基因组重测序，揭示了蒜头果极小种群格局形成的原因，并评估了未来气候变化下可能的基因组偏移(genomic offset)和生态位适应性改变。     尽管蒜头果分布狭窄，基于所有位点和中性位点的种群遗传结构分析都显示蒜头果包含14个遗传组分，除了曙光、睦伦、凤山和凌云种群，其余种群相对纯和，与其他种群没有或只有轻微的遗传混合。基于适应性位点的种群结构最佳K=10，睦伦和八宝种群、板蚌和坝美种群、者苗和乐业种群分别具有相同的遗传组分，暗示这些种群可能具有相似的适应性（图1）。虽然蒜头果维持了相对较高的遗传多样性（θπ= 3.87×10?3），但旧莫、南屏和坝美种群相比于其他种群遗传多样性较低且具有很严重的近期近交，严重近交还导致了有害突变的积累，增加了遗传负荷。同时，这三个种群与其他种群具有很大的遗传分化，如果不进行遗传拯救(如辅助基因流)，可能会加剧其种群灭亡（图2）。总的来说，反复的瓶颈事件、近期的近交(推测发生在约490年前)和强烈的人为破坏加剧了蒜头果的濒危状态和生境破碎化程度。此外，科研人员还对蒜头果的未来分布区进行了预测。结果表明，与当前的分布范围相比，2100年蒜头果潜在适宜分布区将减少71.15%（SSP126情景）和98.79%（SSP585情景）。梯度森林结果表明，分布在较低海拔（广西西部一带）的蒜头果种群表现出更大的遗传偏移，暗示这些种群更容易受到未来极端气候的影响（图3）。     以上结果为划分蒜头果管理单元和适应性单元提供了科学参考，为确定遗传拯救优先群体提供了理论依据。同时，科研人员强调了基因组脆弱性评估、生态位模拟和景观基因组学在科学制定极小种群野生植物保护行动中的重要性。     近日，该研究以Genomic insights into endangerment and conservation of the garlic-fruit tree (Malania oleifera),a plant species with extremely small populations为题在线发表于国际期刊GigaScience。中国科学院昆明植物研究所已毕业硕士研究生沈元婷、博士研究生陶丽丹和张仁纲为共同第一作者，马永鹏研究员、孙卫邦研究员为共同通讯作者。硕士研究生姚刚（已毕业）和周敏洁参与了部分工作。该研究获得云南省自然科学基金重点项目、中国科学院“西部之光”计划、云南省兴滇人才计划和云南省科技特派团项目的资助。
    391浏览量
    原文链接

  • 《武汉植物园在菱属泛基因组和结构变异研究方面取得新进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2023-10-18
    • 水稻、玉米和小麦为三大主粮作物，占据了世界粮食产量的 80%以上，主粮来源单一也成为全球粮食安全和营养安全的隐患，对“孤儿作物”（orphan crop）的重视利用是应对粮食安全危机的有效手段之一。然而，随着城乡现代化进程的持续推进和现代集约化农业的快速发展，“孤儿作物”野生种和地方品种资源正日趋减少，与主粮作物相比，其种质资源的研究及现代育种技术的应用严重滞后。菱角就是一种典型的“孤儿作物”，自新石器时代以来，长江流域的先民开始有意识地大规模采集、驯化菱角，在南宋时期已成为江南地区的主粮之一，仅太湖地区就形成了包括“乌菱”、“南湖菱”等20多个栽培品种。随着基因组学技术的发展，泛基因组研究已成为全面理解作物重要性状形成机制的重要手段，被广泛应用于作物育种改良。近日，武汉植物园东亚植物演化、保护与利用学科组邱英雄研究员团队在Horticulture Research期刊以Research article形式在线发表了题为“Pangenome of water caltrop reveals structural variations and asymmetric subgenome divergence after allopolyploidization”的研究论文。 　　菱属（Trapa L.）包含欧菱（T. natans）和细果野菱（T. incisa）两个种，其中欧菱包括异源四倍体（AABB）与二倍体（AA）两种倍性，而细果野菱（BB）为二倍体，栽培菱角即驯化于形态较大的二倍体欧菱（图1）。本论文组装了菱属两个二倍体物种的高质量基因组，结合已发表的四个（亚）基因组，构建了基于基因家族的泛基因组（图2），结果显示：在全部基因家族中，核心基因家族（core gene clusters）、可变基因家族（dispensable gene clusters）与私有基因家族（private gene clusters）分别占所有基因家族的48.05%、28.92%和23.03%。同时，该研究还以栽培南湖菱（欧菱）基因组（TnA_NL）为骨架，基于211,598个非冗余的插入缺失变异（PAVs）构建了菱属的图形化基因组，这种图形化基因组为结构变异的精确分型提供了平台。为了探究PAVs是否与二倍体种之间的表型差异有关，研究团队进一步鉴定到了40,453个PAVs在A/B两种基因组类型间完全分化，这些PAVs涉及2,570个基因。GO富集分析发现，这些基因的功能主要包括器官生长发育、有机物代谢过程、响应外界刺激三类，且在多个器官中呈现差异表达，表明了这些基因可能在二倍体种间表型分化和生殖隔离方面起到了关键作用（图3）。此外，基于亚基因组和亲本基因组之间的比较和泛转座子（TE）分析，我们发现异源四倍体欧菱经历了亚基因组不对称演化，其中B亚基因组为显性亚基因组，而不平衡的PAVs、TE扩增、部分同源互换以及基因表达差异等因素共同驱动了异源多倍体的亚基因组不对称演化（图4）。总之，菱属泛基因组构建和结构变异鉴定为菱角研究提供了重要的资源和平台，研究结果不仅加深了人们对多倍化过程中基因组演化的认识，也为菱角种质资源的遗传评价和种质创新奠定了坚实的基础。 　　浙江大学/武汉植物园联合培养博士研究生张心怡和陈阳（现任职宁波市农科院）为论文共同第一作者，中国科学院武汉植物园邱英雄研究员和金华市农科院郑寨生研究员为论文的共同通讯作者。武汉植物园水生植物研究中心陈媛媛副研究员参与部分工作，中国农科院深圳基因组研究所周永锋研究员为该研究结果解读提出了宝贵的建议和讨论。该研究得到浙江省金华市农科院院地合作项目的资助。  
    248浏览量
    原文链接