2024年11月4日，Nature Genetics杂志在线发表了3篇植物学研究论文，而这3篇高水平文章全部来自国内的课题组。这是继今年上半年同时在线两篇Nature文章后，国内植物领域又一爆发。具体如下：![]()
同时，2024年11月4日晚，Cell杂志在线发表了来自中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋团队青年研究员王冰等人题为“Regulatory mechanisms of strigolactone perception in rice”的研究论文。该研究发现了植物激素独脚金内酯信号感知机制及其在氮素响应中的关键作用，阐明了植物如何通过调控独脚金内酯信号感受途径中的“油门”和“刹车”，“聪明灵活”地调控不同环境中独脚金内酯信号感受的持续时间和信号强度，进而改变植物株型。点击详细解读![]()
1. 2024年11月4日，中国农业大学徐明良课题组在《Nature Genetics》上在线发表了题为《The ZmCPK39-ZmDi19-ZmPR10 immune module regulates quantitative resistance to multiple foliar diseases in maize》的研究论文。该研究历经十余载，详细阐述了广谱数量抗病基因的克隆和抗病分子机制。这一成果极大丰富了人们对植物在自然条件下应对多种病原菌的遗传基础和分子机制的了解，同时为抗病分子育种提供了重要的基因资源。点击详细解读2. 2024年11月4日，Nature Genetics在线发表了来自中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）周永锋团队题为“Grapevine pangenome facilitates trait genetics and genomic breeding”的研究论文。该研究构建了首个驯化葡萄Grapepan v1.0图泛参考基因组，成功消除了单参考基因组的偏差。基于泛基因组，研究构建了包含单核苷酸变异（SNP）、插入缺失变异（InDel）和结构变异（SV）的葡萄基因型图谱与重要育种性状的表型图谱。通过系统的群体遗传学与数量遗传学挖掘，解析了葡萄复杂农艺性状的遗传基础，定位了29个农艺性状相关的数量性状基因位点(QTLs)。此外，发现大部分SVs与SNPs不连锁，SVs对农艺性状缺失的遗传力有显著贡献。通过整合机器学习算法、基因型图谱、表型图谱和数量遗传学分析，该研究提出了葡萄多性状的全基因组选择育种模型，成功构建了葡萄全基因组选择育种体系。该体系将有效缩短育种年限、降低育种成本、提高育种效率，形成葡萄育种的新质生产力，为我国快速突破葡萄种业瓶颈奠定了基础。同时，这一研究的方法和模型也为其它多年生作物的遗传育种提供了参考和借鉴。
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3. 2024年11月5日，中国农业科学院油料作物研究所研究员刘胜毅团队与华中农业大学信息学院教授杨庆勇团队合作，在《自然-遗传学》在线发表研究论文。他们揭示了基因组结构变异调控基因表达和性状变异机制，发现油菜硫苷合成和转运偶联“秘密”，创制出抗病虫油菜新种质。
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基因组变异包括小的单核苷酸变异（SNP）和大的结构变异（SV），如果将基因组比作一部长篇巨著的话，SNP就好比文字或标点的微小差异，而SV则是句子、段落的变化（包括增加、删除、重复、错位等），后者对于表型多样性和物种进化的贡献更加突出，育种意义更大。然而目前，在物种水平SV对基因表达和性状变异的影响程度和范围尚不清楚。研究者基于16个甘蓝型油菜基因组和2105份重测序的核心种质资源，构建了油菜物种水平的Pan-SV genome，结合群体5个组织的转录组数据全面鉴定了基因表达调控的SV-eQTL，并总结归纳出8种关键的SV调控基因表达的分子机制，开发了高通量的GWAS+eQTL+TWAS+COLOC联合分析方法，鉴定获得了油菜54种重要农艺性状的726个“SV→Gene Expression→Trait Variation”因果关系及其调控网络。这一高通量的鉴定、解析SV对基因表达及其相关性状变异影响的方法和结果，为解析作物尤其是多倍体作物复杂性状形成机制提供了新的策略和方法。![]()
研究者通过对复杂性状硫代葡萄糖苷（简称硫苷）合成和转运代谢途径的完整解析，获得了参与油菜中硫苷调控的436个基因及其单体型，基于此揭示了硫苷合成和转运相偶联的机制，并通过基因编辑等技术成功创制出重大突破性的油菜优质抗病虫新种质。该研究不仅提供了一种高通量基因挖掘和功能解析的方法策略，而且为油菜基因组研究和生物育种产业提供了全面的基因资源和优异育种材料。
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