New insights into the phylogeny and infrageneric taxonomy of Saussurea based on hybrid capture phylogenomics (Hyb-Seq)
最新研究发现, 茄科植物中的番茄组与类马铃薯组的祖先物种, 通过一次古老的同倍杂交物种形成事件, 产生了具有“马铃薯/土豆”这一创新性状的马铃薯组祖先物种。这一杂交事件不仅带来了关键创新性状, 还触发了新生态位的开拓, 并最终导致马铃薯组物种的爆发式产生。该研究连同近年来的相关案例, 共同揭示了“交替继承双亲高分化等位基因以产生创新性状”这一同倍杂交物种形成分子机制的普适性。这些发现对于修订传统的二分枝物种形成模型以及推动生物人工育种范式的革新具有重要意义。
近年来, 植物抗病免疫研究取得了突破性进展, 包括病原识别、免疫信号转导及植物-病原-介体-环境互作等。这些研究不仅增强了我们对植物抗病免疫的理解, 还为分子育种和分子遗传学研究奠定了坚实的基础。近期, 国内多家单位相继在植物免疫机制研究中取得了令人振奋的新突破, 从植物应对病原的识别机制、次级代谢产物参与植物抗病反应过程、 禾本科作物的抗病模块和基于人工智能的抗病小肽设计等不同层面对植物免疫反应的分子机制进行了深入解析。随着CRISPR/Cas9基因编辑技术和人工智能的快速发展, 这些研究成果将有助于创制具有抗病特性的新种质, 从而加速抗病作物新品种的培育过程, 对于抗病生物育种和国家粮食安全具有重要意义。
近年来, 植物逆境生物学领域在极端温度与盐碱胁迫响应机制研究方面取得了重要进展, 不仅拓宽了我们对植物抗逆性的理解, 还为分子育种提供了丰富的靶点, 为培育顺境高产、逆境稳产的“气候智能”作物品种开辟了新途径。该文简要总结了植物感知和转导极端温度与盐碱胁迫信号的分子机制, 讨论了植物生长发育与胁迫耐受的平衡调控, 着重介绍了我国科学家近期在协同提高作物耐逆与产量的关键基因挖掘和机制解析方面的突破性成果, 并提出了未来的育种策略。
2024年中国科学家在植物科学主流期刊发表的论文数量相比2023年大幅提升, 在植物激素调控、病理学、合成生物学、耐逆性机制、系统发育与基因组学等领域取得了重要研究进展。其中, “紫杉醇生物合成”和“实现一年生与多年生植物的自由转换”入选2024年度中国生命科学十大进展。该文总结了2024年度我国植物科学研究取得的成果, 简要介绍了50项有代表性的重要进展, 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工作和服务国家战略需求。
功能基因表达是连接基因编码信息与蛋白质产物的一个基本生命过程, 基因表达水平被视为介于基因型与表现型之间的一种数量性状, 在植物应对气候和环境变化时发挥重要作用。该文首先系统综述了植物基因表达调控因子研究进展, 包括转录因子和小RNA等在基因表达调控中的作用。其次, 探讨了基于基因表达数据进行全基因组关联分析(GWAS)估计调控因子基因的表达数量性状基因座(eQTLs)位置以及该方法的局限性。随后从理论上分析了在突变、漂变、选择和迁移过程中的种内基因表达变异与检验方法, 在突变-漂变过程中以及在基于系统发育树的漂变-选择过程中的种间基因表达进化与检测方法。最后, 探讨了植物交配系统对基因表达进化的调控, 自交降低了有效群体大小、突变率、基因重组及外源花粉竞争, 改变了配子与合子阶段的自然选择功效等, 从而间接调控种内基因表达变异和种间基因表达进化。全文综合评述了目前的理论和实际研究进展及存在的问题, 有助于深入理解植物基因表达调控和进化机制。