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《Cell | 十字花科一年生和多年生多花植物开花行为的相互转换》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2024-05-30

  • 2024年5月28日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王佳伟研究组在Cell在线发表了题为Reciprocal conversion between annual and polycarpic perennial flowering behavior in the Brassicaceae的研究论文。

    多年生作物由于其一次种植，多次收获的特性，能够显著节约人工和机械成本。此外多年生作物发达的根系能保证高的水肥利用，减少土壤流失，并将大气中的碳固定在土层中。培育多年生作物是我国推动农业可持续发展和应对未来气候变化的重要战略储备。通常认为，多年生植物更为古老，一年生植物是由多年生植物演化而来。然而，相关演化路径的遗传学基础目前仍知之甚少。

    该研究首先建立了两个多年生模式植物，使之与近缘一年生植物杂交，构建起两个跨物种遗传群体，再采用正向遗传学的手段定位到了三个决定植物多年生的MADS-box基因。进一步发现，植物的生活史策略演化是由这三个基因剂量叠加所决定的连续过程，尤为重要的是，只需在一年生植物中转入三个基因中的一个，就足以使其生活史策略转向多次结实多年生。

  • 原文来源：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00473-2
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    • 编译者：李康音
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    • 2023年11月8日，特拉维夫大学等机构的研究人员在Nature上发表了题为Revising the global biogeography of annual and perennial plants的文章。 植物有两个主要的生命周期: 一年生和多年生。这些生命周期与决定生态系统功能的不同性状有关。虽然生命周期是植物适应不同环境的教科书范例，但我们缺乏关于其全球分布模式的全面知识。该研究收集了235,000个植物物种的生命周期分配的广泛数据库，加上数百万个地理参考数据点，以绘制这些植物物种的全球生物地理图。 研究发现一年生植物的数量只有最初认为的一半，只占植物种类的6% 。该研究分析表明，一年生植物在干热地区受到青睐。然而，一个更精确的模型显示，一年生物种的流行是由最干燥季节的温度和降水驱动的(而不是年平均值) ，例如，解释了为什么一些地中海系统比沙漠系统有更多的年生物种。此外，这种模式在不同的家庭中保持一致，表明了趋同演化。最后，研究人员证明了增加的气候变率和人为干扰增加了年度有利性。考虑到未来的气候变化，研究人员预测到2060年世界上69% 的生态区域的年发病率将会增加。总的来说，该研究提出了对多年生植物提供的生态系统服务的关注，因为正在进行的变化导致全球一年生植物的比例更高。
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    • 在癌症发生的起始阶段食用蔬菜可降低结肠癌风险。然而，很少有人研究起始阶段食用蔬菜的影响。我们研究了开始期饲用伞状科和十字花科蔬菜对结肠癌发病风险的化学预防作用。 30只雄性Wistar鼠(∼5周，92g)皮下注射1,2-dimethylhydrazine 1次/周，持续2周。最后一次给药一周后，将鼠随机分为3组：基础饮食、含伞状科植物饮食(API；21%新鲜wt/wt)，或含十字花科植物的饮食(CRU;21%新鲜wt / wt)。所有的饮食包含∼20%的蛋白质,7%的脂肪,63%消化的碳水化合物。实验饲料喂养10周，收获结肠。 CRU与基础组(P = 0.014)和API (P = 0.013)相比减少了畸变隐窝灶(ACF)数量，而API较基础组(P < 0.05)减少了发育不良ACF的比例。CRU和API均降低了双肾上腺皮质激素样激酶1（doublecortin-like kinase 1）阳性标记物，相对于基础表达57.9% (P = 0.009)和51.4% (P < 0.02)。各组间cd44阳性ACF的数量无差异。我们鉴定了14种差异表达的microRNAs（miRNAs）。其中，在一个或两个含蔬菜组中，6个miRNAs的表达比基础组大或倾向于大（p≤0.10）。对miRNA中这些表达变化的生物信息学分析预测了Wnt/β-连环蛋白信号的变化，表明蔬菜喂养组β-连环蛋白下调。与生物信息学分析一致, CRU β-连环蛋白累积ACF与基础组相比减少 (93.1%,P = 0.012),而API则下降(54.4%,P = 0.125)。 结果表面无论是伞状科蔬菜还是十字花科蔬菜，在起始期后均可通过miRNA表达的变化抑制致癌信号，从而减少结肠癌前病变和肿瘤干细胞标志物在大鼠中的表达。
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