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2021植物科学领域CNS全景图,9篇Science、6篇Nature、8篇Cell,附每篇文章详细解读

6. 2021年10月,《Science》上发表了河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室王学路团队题为“Light-induced mobile factors from shoots regulate rhizobium-triggered soybean root nodulation”的研究论文,揭示了大豆中受光诱导表达的GmFTs(FLOWERING LOCUS T)和GmSTF3/4(orthologs of LONG HYPOCOTYL 5)从地上移动到地下,在根中被根瘤菌激活的共生信号关键组分CCaMK磷酸化激活,诱导根瘤形成的机制。

献礼国庆,中国学者植物科学领域连发Cell及Science,在抗病及光信号调控根瘤形成领域取得重大突破

7. 2021年10月15日, Science在线发表了南方科技大学生命科学学院教授杜嘉木课题组联合美国加州大学洛杉矶分校教授Steven Jacobsen课题组以及深圳大学医学院教授李思思课题组题为“Mechanism of siRNA production by a plant Dicer-RNA complex in dicing competent conformation”的研究论文。

Science | 南科大杜嘉木课题组合作发表关于植物小RNA的突破性研究成果

8. 2021年10月29日,Science 在线发表中国科学院分子植物科学卓越创新中心Jeremy Dale Murray团队题为“NIN-like protein tranion factors regulate leghemoglobin genes in legume nodules”的研究论文,该研究发现NLP家族成员NIN和NLP2通过直接结合豆科植物保守的双重硝酸盐响应元件(double Nitrate Response Element, dNRE)来激活根瘤中豆血红蛋白基因的表达,平衡固氮所必需的氧气微环境。NRE 样元件的 CRISPR 敲除导致相关豆血红蛋白的表达强烈降低。

Science | 中科院分子植物卓越中心又一篇写进教科书式成果发表,豆科植物如何建造“固氮工厂”?

9. 2021年12月24日, 《Science》上发表中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余研究团队和王佳伟研究团队以及浙江大学冯钰团队合作 题为“Pol IV and RDR2: A two-RNA-polymerase machine that produces double-stranded RNA”的研究论文,该研究首次解析了植物Pol IV的结构,揭示了植物Pol IV-RDR2两种RNA聚合酶组装成的独特复合物构造,并提出了Pol IV-RDR2以底物内部传递的机制实现双链DNA为模板合成双链RNA。

Science重磅 | 中国科学院分子植物科学卓越创新中心解析植物中独特的双链RNA合成机制

Nature

1. 2021年1月6号,Nature 杂志在线发表了来自中科院遗传与发育生物学研究所储成才课题组 题为“Genomic basis of geographical adaptation to soil nitrogen in rice”的研究论文,该研究表明水稻的氮利用效率的遗传基础与当地土壤的适应性相关,揭示了氮素调控水稻分蘖发育过程的分子基础。该研究是该领域里程碑式的工作进展,对未来培育施氮肥少而高产的水稻奠定了基础。

Nature重磅!植物领域开年第一篇,储成才团队找到使用更少的化肥,达到相同产量的方法

2. 2021年3月3日, Nature发表了来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心-上海植物逆境生物学研究中心以第一单位,福建农林大学熊延课题组为通讯作者题为 “The TOR–EIN2 axis mediates nuclear signalling to modulate plant growth” 的研究论文。该论文揭示了乙烯(Eth)信号通路核心因子EIN2 蛋白作为 TOR 激酶的直接底物,通过其核质穿梭的特性介导了由 Glc-TOR 信号通路引起的全局快速转录组重编程。通过多种实验论证,该研究揭示了 Glc-TOR 信号通路和 Eth-CTR1 信号通路通过影响 EIN2 蛋白中不同的磷酸化位点赋予了EIN2蛋白独特功能的分子机制。

Nature 重磅 | 详细解读,福建农林大学熊延课题组揭示了调控植物生长的 “磷酸化密码”

3. 2021年3月10日,Nature 杂志在线发表了来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心辛秀芳团队 与合作者题为“Pattern-recognition receptors are required for NLR-mediated plant immunity”的研究论文。该研究利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)与丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae)互作系统开展研究, 发现拟南芥ETI免疫反应的发生也依赖PTI通路中的多种元件, 进而揭示了PRRs与NLRs协同激活植物免疫的新机制, 增进了人们对植物先天免疫系统的认识, 是植物免疫研究领域的一项突破性进展。

Nature | 视频版介绍植物免疫系统如何协同御敌?中国科学家在植物抗病领域取得重要进展

4. 2021年5月26日,Nature 杂志在线发表了来自南京古生物所史恭乐研究员 领衔的由中、美两国科学家组成的国际团队题为“Mesozoic cupules and the origin of the angiosperm second integument”的研究论文。该研究在我国内蒙古发现了一个特异埋藏的早白垩世植物化石群,通过对其中保存精美的硅化植物标本的研究并结合谱系发育分析,发现被子植物的祖先类群早在距今约2.5亿年前就已经出现。该研究是中国古植物学对被子植物演化理论认识的重要突破,为理解被子植物白垩纪之前的演化提供了关键证据,部分程度上回答了达尔文的“讨厌之谜”。

5. 2021年10月27日,Nature在线 发表 福建农林大学园艺生物学及代谢组学-加州大学河滨分校联合中心(FAFU-UCR 联合中心)在国际顶级期刊题为“ TMK -based cell-surface auxin signaling activates cell wall acidification ” 的研究文章。该工作揭示了植物通过细胞膜表面类受体激酶家族蛋白(TMK)感受胞外生长素,通过特异磷酸化激活细胞膜表面的质子泵(H+-ATPase),导致细胞壁的酸性化,促进细胞的伸长及组织生长(图1)。该研究解析了植物学领域一直以来未解决的“酸性生长假说”的机制:生长素是如何快速促进细胞生长?

Nature!福建农林大学发文揭示“生长素是如何快速促进细胞生长?”

6. 2021年12月16日,国际顶尖学术期刊Nature在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华研究组 完成的题为 “NLRs guard metabolism to coordinate pattern- and effector-triggered immunity” 的研究论文,揭示了一条全新的广谱免疫代谢调控网络。研究发现,水稻广谱抗病NLR受体蛋白通过保护免疫代谢通路免受病原菌攻击,协同整合植物PTI和ETI,进而赋予水稻广谱抗病性的新机制。

继Science、Cell后,又发Nature | 何祖华研究组在水稻广谱抗病的免疫代谢机制上取得重大进展

Cell

1. 2021年2月3日, 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 团队联合国内外多家单位题为“ A route to de novo domestication of wild allotetraploid rice” 的研究论文。该研究成功实现了从头驯化异源四倍体野生稻。

Cell 重磅 | 李家洋团队等合作成功实现了从头驯化异源四倍体野生稻

2. 2021年2月12日,Cell 杂志在线发表了来自中国科学院遗传发育所高彩霞组 题为“Genome engineering for crop improvement and future agriculture”的综述文章。该综述系统总结了CRISPR-Cas技术与现代育种方法的结合,将在作物改良计划中发挥重要作用。此外,还描述了植物基因组编辑的当前研究进展,重点介绍了使用这些技术可以产生的遗传修饰,以及将植物基因组编辑作为下一代植物育种技术用于作物改良的应用。

Cell|高彩霞发表前沿综述!解答如何利用基因组编辑技术解决传统育种的瓶颈问题(详细解读)

3. 2021年3月25日,Cell 在线发表了来自中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队 的题为Whitefly hijacks a plant detoxification gene that neutralizes plant toxins的研究论文,该研究首次发现了烟粉虱通过水平基因转移方式获得植物源解毒酶基因BtPMaT1,并利用该基因代谢植物中的有毒酚糖。该研究不仅揭开了烟粉虱广泛寄主适应性的神秘面纱,还为绿色高效烟粉虱防治技术的研发提供了全新途径。值得一提的是,这是我国农业昆虫学研究领域的第一篇Cell论文,值得庆祝!

4. 2021年5月12日,Cell 杂志在线发表了来自中科院遗传发育所周俭民研究员、陈宇航研究员、何康敏研究员和清华大学柴继杰教授团队 题为“The ZAR1 resistosome is a calcium-permeable channel triggering plant immune signaling”研究论文。该研究通过植物免疫学、膜生物学、单分子成像和结构生物学等多学科交叉合作,阐明了ZAR1抗病小体的生化功能,揭示了抗病蛋白激活下游免疫反应的分子机制。

Cell 重磅 | 中国科学家团队在植物抗病小体的研究中再次取得重大突破

5.2021年5月28日,Cell 在线发布了四川农业大学国家重点实验室、水稻研究所李仕贵与钦鹏教授团队联合中科院遗传与发育生物学研究所梁承志研究员 团队完成的题为“Pan-genome analysis based on 33 high-quality assemblies provides insights into hidden genomic variations in rice”(基于33个水稻遗传多样性材料的泛基因组分析揭示“隐藏”的基因组变异)的研究论文。这是四川农业大学继陈学伟教授团队之后,再次在Cell上发表论文,也是该校第3篇CNS顶级学术期刊论文。

Cell重大突破 | 四川农大联合中科院团队利用泛基因组分析揭示水稻"隐藏"的基因组变异

6. 2021年6月24日,Cell 杂志在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队 题为“Genome design fo hybrid potato”的研究论文,这是“优薯计划”实施以来取得的里程碑式突破。该研究运用“基因组设计”的理论和方法体系培育杂交马铃薯,用二倍体育种替代四倍体育种,并用杂交种子繁殖替代薯块繁殖。这是马铃薯育种和繁殖的新底层技术,是对马铃薯产业的颠覆性创新。

里程碑式的突破 | 以后种植马铃薯可以用“种子”了,袁隆平曾高度评价该成果,将带来马铃薯的绿色革命

7. 2021年10月,《Cell》在线发表何祖华研究团队在国际顶尖学术期刊题为“Ca2+ Sensor-Mediated ROS Scavenging Suppresses Rice Immunity and Is Exploited by a Fungal Effector”的研究论文。这是该研究团队继2017年在《科学》(Science)发表水稻广谱抗病新机制后的又一重大进展。研究揭示了水稻钙离子新感受子ROD1精细调控水稻免疫,降低水稻因广谱抗病而引发的生存代价,平衡水稻抗病性与生殖生长和产量性状的分子机制;

献礼国庆,中国学者植物科学领域连发Cell及Science,在抗病及光信号调控根瘤形成领域取得重大突破

8. 2021年10月12日, 分子植物卓越中心王二涛研究团队在国际顶尖学术期刊Cell 上发表题为“A phosphate starvation response-centered network regulates mycorrhizal symbiosis(磷信号中枢网络调控菌根共生)”的封面论文。首次绘制了水稻-丛枝菌根共生的转录调控网络,发现植物直接磷营养吸收途径(根途径)和共生磷营养吸收途径(共生途径)均是受到植物的磷信号网络统一调控,回答了菌根共生领域“自我调节”这一困扰领域的重要科学问题。

CNS大满贯!Cell封面论文 ,视频加漫画解读王二涛课题组在丛枝菌根共生“自我调节”研究中取得重大进展

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