研发新型番茄雄性不育系统，高效用于杂交种子生产

番茄属于常异花授粉作物，其杂种优势明显，杂种整齐度高、抗逆性强，因此番茄生产主要以杂交种为主。近日，科学家研究提出了一种利用生物技术在番茄骨干自交系背景中快速创制雄性不育系和保持系，并有效应用于杂交种子生产的策略。该研究首先在番茄基因组中鉴定到154个在雄蕊中特异表达的基因，选取其中的一个基因SlSTR1作为靶标基因。在此基础上，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对番茄骨干自交系TB0993的SlSTR1基因进行定向敲除，一年内快速创制出TB0993背景的雄性不育系。为了将该雄性不育系用于杂交种子生产，该团队通过巧妙设计，将正常功能的SlSTR1基因和控制花青素合成的SlANT1基因连锁在一起，共同转回到雄性不育系中，最终获得了育性恢复的紫色保持系。当以雄性不育系为母本，以杂合的紫色保持系为父本进行杂交，其子代按1:1比例分离出转基因的保持系（紫色）和非转基因的不育系（绿色）。非转基因的不育单株很容易通过幼苗颜色挑选出来并用于杂交种子生产。（The Plant Journal）

科学家揭秘银杏古树长寿机制

长寿机制一直是生命科学领域关注的焦点和研究的热点之一，银杏作为著名的长寿树种之一，自然而然成为了科学家研究长寿机制的首选材料。研究团队历经7年时间，选用银杏树干维管形成层为主要研究材料，综合运用细胞学、生理学、多组学和分子生物学等手段，揭示了银杏古树长寿的内在机制。 该研究通过对比不同年龄段的银杏树，发现古树中维管组织生长变缓，银杏古树形成层干细胞仍具有较强的持续不断的分裂能力。进一步测定了古树叶片光合指标、种子繁殖能力、衰老相关的标记基因和miRNA及靶基因和自噬相关基因等，均未发现有显著变化。这些形态、生理和分子水平上的结果揭示，银杏古树在整体上仍处在健康的成年状态，依旧保持“青春活力”，尚未进入衰老阶段。该研究发现银杏古树长寿并非某单一的长寿基因调控，而是生长与衰老过程中多个因素综合平衡的结果，该研究成果对揭示树木在个体水平上的生长与衰老调控机制具有重要科学意义。（PNAS）

鉴定到调控水稻内稃发育、影响稻米产量和品质的基因

水稻作为世界半数以上人口的主食，水稻花发育直接决定了稻米产量和品质，了解其发育的调控机制具有重要意义。近日，科学家鉴定了一个调控水稻内稃发育的基因AFG1，并阐述了其对稻米产量和品质产生的影响。在之前的报道中，OsMADS6编码一个MADS box蛋白，通过调节其他花器官特征基因的表达，调控花分生组织特征及花器官的形成。在这项研究中，研究人员鉴定到一个osmads6的新等位突变体afg1。与osmads6不同的是，afg1突变体籽粒变宽变短、直链淀粉含量降低、蛋白质和可溶性糖含量升高、糊化温度升高、结实率降低。同时，afg1突变体内稃的结构形态发生了改变，丢失了光滑的边缘结构且变宽，导致了内外稃间空间增大，为种子增大提供了潜能。以上结果表明，AFG1在内稃和籽粒发育过程中起到重要作用。综合以上结果，该研究揭示了AFG1基因不仅影响了水稻早期花发育，而且在调控籽粒大小及品质中也具有十分关键的作用。研究结果为水稻增产和改良稻米品质提供了新的参考。(SCIENCE CHINA Life Sciences)

揭示亲本植株荫蔽促进种子萌发的机制

种子萌发受一系列内源因子和外源环境因素的精密调控，是植物生命周期中最重要阶段之一。近日，科学家初步揭示了种子发育期间的荫蔽环境影响随后种子萌发的生理及分子机制。该研究发现，在玉米-大豆间作种植系统中，大豆冠层光合有效辐射以及红光与远红光的比值均有不同程度的下降，导致大豆受到荫蔽胁迫。而间作大豆种子的萌发速率较净作大豆种子快，且萌发期间的抗逆性更强；进一步生理测定结果表明，间作大豆种皮厚度以及种皮中不可溶性原花青素含量与净作大豆无明显差异，而种皮中可溶性原花青素则显著降低；且间作大豆种子中α-亚麻酸和油酸含量显著降低，亚油酸显著增加。qPCR及激素含量分析表明，间作大豆种子中ABA含量降低，活性GA4含量升高。因此，该研究发现亲本植株受到荫蔽会影响到种子中原花青素、相关脂肪酸和关键植物激素的合成，进而促进随后的种子萌发。（Journal of Experimental Botany）

开发精短型小核RNA启动子，为植物多基因编辑提供有力工具

CRISPR/Cas9介导的多基因编辑为植物功能基因组学和作物育种提供了重要的工具。最新的研究在野生型水稻U3/U6启动子基础上，开发了一套更精干短小的启动子（mOsU3, mOsU6a, mOsU6b和mOsU6c），利用这些启动子和Golden Gate连接方法，单轮连接克隆可以实现多达20个sgRNA表达盒的组装，利于进行多靶点多基因的同时编辑，为植物多基因编辑的实现提供了强有力的工具。科学家通过一系列的操作，获得了精短型小核RNA启动子mOsU3, mOsU6a, mOsU6b和mOsU6c。进一步研究表明，精短型U3/U6启动子的转录活性和作用的水稻基因组编辑效率与野生型U3/U6启动子的活性和效率相当或更高。由于其长度较短，大大减少了每个sgRNA表达盒的长度，提高了多靶点sgRNA克隆构建载体的效率。与利用野生型U3/U6启动子驱动sgRNA的多个表达盒的较低克隆效率相比，使用短小型启动子在单轮GoldenGate连接中可以实现多达20个sgRNA表达盒的组装。这套启动子将在单子叶植物的多基因编辑研究和遗传改良中发挥重要作用。（Science China Life Sciences）

细菌产生的脂肪酸激发植物免疫响应的分子机制

脂多糖（LPS）是革兰氏阴性细菌细胞外膜的一个重要组成部分，在临床上，LPS是激发人体免疫、导致热休克的主要物质。近日，科学家报道了细菌产生的脂肪酸激发植物免疫响应的分子机制。这项研究发现了丁香假单胞菌在侵染过程中可以分泌一个磷酸酶，该酶可以直接结合并靶向LORE、去除3-OH-C10:0激发导致的LORE受体上的酪氨酸位点的磷酸化，进而抑制LORE介导的植物免疫，实现侵染。因此，该发现进一步诠释了病菌和植物两者识别和进化的过程，即细菌在合成LPS的过程中不可避免地会产生3-羟基脂肪酸，但是却可以分泌一个蛋白干扰植物的防御过程，进而也使得丁香假单胞菌成为一个具有广泛寄主的致病菌。中等链长的3-羟基脂肪酸无疑正成为一类重要的激发植物防御反应的物质，但它们是否会被不同种类的植物识别？植物中是否存在解除病菌磷酸酶功能的机制？这些问题的揭示将进一步丰富我们对植物抵御病菌入侵机制的认识，同时也进一步推动了植物识别脂多糖及相关分子的研究进展。（The EMBO Journal）

研发木质素合成的精准调控

木质素和纤维素、半纤维素都是地球上最为丰富、人类必需的可再生资源，但这一丰富的生物资源目前还未能获得有效利用。近日，科学家对木质素合成进行细胞特异性精准调控，实现了木质纤维生物质利用效率的显著提高，同时增加植物木质纤维生物质的积累。之前研究发现了一个控制木质素合成的“感应开关”，科学家利用该开关基因LTF1的作用原理，对LTF1基因进行了改造，研究发现在纤维细胞中调控木质素合成，改变了木质素含量、单体组成和结构，显著提高了木质纤维生物质的积累和利用效率。而在导管细胞中，调控木质素合成导致木质素含量降低和单体组成改变，但植物正常生长受到影响，木质纤维生物质的积累显著降低。该研究不仅揭示了导管和纤维细胞具有不同木质素单体组成，以及导管细胞中木质素合成对植物生长的重要性，而且建立了细胞特异精准调控木质素合成的技术，为木质纤维生物质能高效利用和木材材性改良提供了新的技术方案。（New Phytologist）

（来源：基因农业网）