研究发现蓝光有助于植物合成坚硬细胞壁

高等植物直立生长依赖于维管组织细胞通过细胞壁加厚提供的机械支撑力和形成的长距离运输通道。研究人员通过对拟南芥cry1突变体研究发现，花序轴茎秆中纤维细胞臣雍翊嬖谌毕荩细胞壁变薄，茎秆机械强度降低；而过表达CRY1则促进次生细胞壁合成，细胞壁增厚，茎秆机械强度增加。分析表明CRY1突变体中，次生壁加厚的转录调控网络不能正常启动。对该转录调控网络解析发现NST1主导的次生壁加厚转录程序受蓝光诱导，而MYC2/MYC4可以直接结合NST1启动子并激活其表达。实验证明通过响应蓝光信号，MYC2/MYC4激活次生壁合成程序，促进花序轴茎秆纤维细胞中次生细胞壁加厚。研究首次发现了光调控次生细胞壁加厚的证据并解析了其分子机制。研究结果为利用光来调控细胞壁形成，开发新的技术指导农业生产提供了重要依据。（The Plant Cell）

科学家开拓改善水稻营养品质育种新路径

人类70%的粮食来自禾本科作物的胚乳。研究人员创建了一种半粒种子筛选体系，并利用这一体系筛检了近3万粒水稻种子，获得了一个糊粉层ê竦乃稻品系ta2，其糊粉层从野生型水稻的1层细胞增加到4至10层，使水稻的蛋白质、脂肪酸、维生素、微量元素和膳食纤维等营养因子得到了普遍提升。这是国际上首次提出的一种改善水稻营养品质的新途径，并为培育高营养水稻提供了新型遗传材料。研究人员通过基因克隆发现，糊粉层增厚表型是由于一个DNA去甲基化酶基因OsROS1显性负突变产生的。该研究组还通过自主开发的水稻TILLING平台获得了一批OsROS1基因等位突变新材料，其营养品质得到了不同程度提高。目前，研究人员正在尝试利用基因编辑技术调控小麦、玉米等作物中去甲基化酶ROS1基因的表达活性塾型开拓禾本科作物营养品质育种的新路径。（PNAS）

花粉粒极性建立和囊泡运输的机制研究获进展

花粉粒的萌发和花粉管的伸长对于开花植物完成双受精从而进行繁殖至关重要。研究以双子叶模式植勰饽辖嫖材料，利用转盘式激光共聚焦显微镜对花粉粒内微丝的动态变化进行长时间的实时追踪观察，发现微丝骨架在花粉粒萌发前建立极性并标记萌发位点。微丝骨架系统首先在花粉粒内进行旋转，而后在未来的萌发位点处形成一个类似刷状环的结构。Formin家族成员AtFH5是调控上述过程中微丝动态的关键因子。在微丝的旋转时期，AtFH5定位于囊泡上，引导微丝的旋转运动；在微丝形成类似刷状环结构的时期，AtFH5定位于未来萌发位点的细胞膜上，起始并促进类似刷状环结构中微丝的组装。进一步的药理学和遗传学实验结果表明，AtFH5和微丝以相互依赖的方式促进花粉粒中囊泡的运输。囊泡定位的AtFH5促进微丝聚合和延伸，而微丝的快速组装反过来为AtFH5所标记囊泡的运动提供推动力。上述运输方式不同于经典的以微丝作为运输轨道的细胞内物质运输方式。研究揭示了微丝骨架系统调控花粉粒萌发过程中细胞极性建立的分子机制，并发现了一种植ㄏ赴内物质运输的全新方式。（Molecular Plant）

菌根共生中脂肪酸营养交换的调控分子机制

绝大多数陆生植物借助自身的根系，通过与菌根真菌形成互利共生，高效从环境中获取磷、氮等营养，并把碳源传递给菌根真菌，向生态系统输入碳源。研究人员发现，转录因子WRI5a受到菌根真菌分泌的Myc Factor的诱导，并结合在目标基因启动子的AW-box区域以激活目标基因的表达。通过一系列实验证明，WRI5a可以与STR启动子上的AW-box结合，从而激活脂肪酸转运蛋白STR的表达，调控脂阉岬淖运。在WRI5a基因突变体中，菌根真菌的侵染率降低，而WRI5a基因过表达后，菌根真菌侵染显著增加，并且植物总脂肪酸和C16：0脂肪酸含量均明显提高，表明WRI5a基因在菌根真菌侵染过程中，对植物脂肪酸的合成具有正调控作用。研究还发现，WRI5a基因可以激活植物磷转运蛋白MtPT4的表达，对植物从菌根真菌中吸收磷也有重要的调控作用。（Molecular Plant）

科学家优化人工microRNA基因沉默技术，拓展其在植物基因沉默中的应用

CRISPR／Cas9技术是目前植物基因敲除的主流工具，但其无法获得带有致死突变的纯合突变体，也无法获得仅在特定组织、细胞或发育阶段敲除基因的纯合突变体，而且无法特异敲除同一基因多个可变剪切体中的特定剪切体。研究首先优化了候选amiRNA的设计，通过生物信息学手段建立了拟南芥中靶向27136个基因（基因组覆盖率98.87%）的533429个优化的候选amiRNA序列。优化设计的候选amiRNA其基因沉默效率普遍高于WMD3设计的候选amiRNA。该研究随后尝试了通过tRNA-pre-amiRNA串联重复的策略产生多个amiRNA，实现对多个靶基因的同时沉默。利用amiRNA的优化设计和ETPamir方法可以快速筛选出高效沉默靶基8的amiRNA。研究发现在转基因植株中，荧光蛋白的水平可以反映出amiRNA的基因沉默效果。使用这种报告系统表达通过ETPamir方法筛选出的高效amiRNA，93%的GFP阳性植株表现出类似cngc2缺失突变体的最佳基因沉默表型，而通过常规的转基因抗性筛选，仅有31%的抗性植株表现出最佳基因沉默表型。（Plant Physiology）

糖信号调控植物脂肪酸合成的新机制

糖信号传导在调节脂质合成方面发挥重要作用。WRI1（WRINKLED 1）是一种AP2（APETALA2）转录因子。研究发现，在甘蓝型油菜悬浮细胞培养基中添加T6P或者在烟草中过表达大肠杆菌T6P合酶OtsA，均会显著增加T6P水平、WRI1水平和脂肪酸合成速率。该研究还使用微尺度热泳（MST，microscale thermophoresis）技术，发现T6P直接与纯化的重组KIN10结合，这种结合削弱了KIN10和GRIK1之间的相互作用。进一步研究发现GRIK1（GEMINIVIRUS REP-INTERACTING KINASE1）与KIN10（Kd 19±3μM）结合并通过磷酸化激活它。GRIK1-KIN10关联在T6P存在下会减弱三倍以上，造成KIN10的磷酸化及其活性的降低。该研究还发现，拟南芥grik1和grik2突变体的提取物中T6P依赖性的SnRK1活性降低，而grik1 grik2提取物中的SnRK1活性被T6P增强，表明SnRK1的T6P敏感性是GRIK1/ GRIK2依赖性的。（Plant Cell）

荠菜亚基因组表达分化研究中取得新进展

基因组多倍化对植物进化起着重要作用，一直是生命科学研究领域的一个热点。研究人员对25个荠菜个体进行了基因组测序，揭示这些个体可分为三组：西北地区（新疆）、西部高海拔地区和东部低海拔地区。此外，通过比较32个荠菜个体的转录组测序数据，对这些个体的总体表达量和亚基因组表达量分化进行了分析。在总体表达量上，虽然西北星的个体能够和其它个体分开，但是在中国的大部分地区，总体表达量均没有分化。然而，亚基因组的相对表达量却显示出与遗传结构一致的分化，即分为西北地区、西部高海拔地区和东部低海拔地区。此外，两个亚基因组相对表达量的改变也呈现负相关。而亚基因组的表达分化并没有检械接牖因组分化相对应的适应性信号。这些发现与compensatory drift model一致，揭示亚基因组的表达漂变可能是重复基因进化的主要驱动力。这种中性漂变作用在短期内驱使荠菜亚基因组表达发生了居群分化，而在长期进化中可能会导致重复拷贝最终丢失。