| 构建减数分裂花束：拟南芥中的核极性通路 |
Kubova, M. |
2026-05-27 |
PDF |
减数分裂染色体配对需要建立极化的核结构，但植物中端粒、核仁与核膜之间的相互作用如何产生这种极性仍不完全清楚。通过对拟南芥完整雄性减数细胞的阶段分辨三维成像，我们重建了将减数分裂前染色体排列与端粒花束形成联系起来的早期减数分裂序列。研究表明，端粒在减数分裂开始时围绕核仁定位，并在细线期起始阶段从核仁表面发生协调且方向性偏好的迁移。这一转变在可见的聚集发生前，就与核膜上离散的SUN1/2富集区域建立了不对称的早期接触，揭示核膜预先被划分为允许端粒附着的区域。随着偶线期推进，这些早期接触逐渐凝聚成核仁相关花束，而核仁组织区（NORs）保持稳定位置且未发生联会。着丝粒同步重组并逐渐远离发育中的端粒区域，形成经典的着丝粒-端粒对立。在核仁对侧形成花束的罕见细胞核对应着替代性SUN1/2微域拓扑结构，表明最终决定极性状态的是核膜模式化而非端粒行为。这些发现共同构建了一个机制框架：NOR稳定性、SUN模式化膜结构域与端粒迁移依次作用，在拟南芥中生成极化的减数分裂细胞核。 |
| 携带半矮化等位基因的水稻品种在毛叶苕子绿肥条件下实现高产且抗倒伏 |
Fukuda, H. |
2026-05-27 |
PDF |
绿肥是一种减少作物生产中化肥依赖性的有前景策略。然而，绿肥导致的旺盛生长常使水稻高产伴随倒伏，阻碍了其在稻作中的实际应用。本研究表明，携带半矮化sd1/ga20ox2等位基因的水稻品种，在毛叶苕子绿肥条件下可实现高产且不倒伏。2023年和2024年，日本主栽品种越光在绿肥处理下营养生长增强、穗数增加，进而籽粒产量和品质均优于化肥管理，但伴随秆长增加和普遍倒伏。在四个GA20氧化酶基因中，绿肥显著上调了Sd1/GA20ox2的mRNA水平。携带非功能性sd1/ga20ox2等位基因的温带粳稻品种Nijinokirameki和籼稻品种北陆193，在毛叶苕子绿肥管理下未发生倒伏，同时实现了产量提升。值得注意的是，本研究中毛叶苕子轮作系统获得的产量，与日本同区域北陆193在化肥管理下近期报道的高产基准相当或更高。这些发现表明，携带非功能性sd1/ga20ox2等位基因的品种，可实现年度毛叶苕子-水稻轮作的实际应用，推动可持续水稻生产。 |
| DC1结构域蛋白Vacuoleless Gametophytes正向调控拟南芥的盐胁迫耐受性 |
Amigo, N. L. |
2026-05-27 |
PDF |
无液泡配子体（VLG）是一种含有DC1结构域的蛋白质，最初被鉴定为拟南芥雌雄配子体发育所必需。此外，VLG通过参与木质素和茉莉酸生物合成途径调控雄蕊发育。本研究发现VLG还参与拟南芥的盐胁迫耐受性。在盐胁迫下，VLG敲低植株表现出萌发率降低、根伸长受阻、生物量积累减少、光合色素含量下降，以及关键盐响应基因表达减弱。相反，与野生型相比，这些植株积累了更多的花青素和活性氧（H2O2和O2-），表明氧化胁迫控制能力受损。而VLG过表达植株在盐胁迫条件下表现出耐盐表型，生物量增加且盐响应基因表达上调。综合这些发现，揭示了VLG作为盐耐受性正调控因子的新作用，将DC1结构域蛋白的功能范围从生殖发育拓展至非生物胁迫响应，为植物抗逆机制提供了新见解。 |
| 绘制海洋微拟球藻次级内共生藻中蛋白质分泌途径的图谱 |
Michelberger, T. |
2026-05-27 |
PDF |
微藻是海洋生态系统中关键的初级生产者，其与周围环境的相互作用依赖于胞内代谢物和大分子（特别是蛋白质）的分泌，这些分泌过程支撑着营养获取、环境感知和生物互作等核心功能。海洋中丰度最高且具有生态重要性的藻类多为次级内共生体，多次内共生事件深刻重塑了质体和胞内膜系统，迫使蛋白质运输机制发生适应性演化。本研究鉴定了海水微藻微拟球藻中引导蛋白质分泌的信号肽。通过将这些信号肽与荧光标签融合表达，成功重构了该生物的蛋白质分泌通路。被导向输出的蛋白质首先靶向周质体腔——次级内共生藻类特有的结构，该结构充当蛋白质运输枢纽。随后囊泡介导的运输将蛋白质经内质网递送至细胞膜与细胞壁之间的周质空间，并在细胞分裂时释放。这些发现揭示了一条经演化重塑的蛋白质分泌通路，其中宿主与内共生体衍生的运输机制融合为整合的功能系统。 |
| 比较花蜜代谢组学揭示了花蜜中蔗糖-氮权衡及微生物生长的化学驱动因素 |
Vannette, R. |
2026-05-27 |
PDF |
引言：许多植物物种通过分泌花蜜来吸引有益的动物。花蜜的化学成分会影响传粉者的营养和行为，以及花朵中微生物的生长。然而，预测不同植物物种花蜜成分的因素，以及决定花蜜中微生物生长的化合物，目前仍知之甚少。方法：我们采用靶向和非靶向代谢组学方法，比较了31种系统发育多样、花部形态各异的植物物种的花蜜化学特征。我们分析了花蜜中常见化合物类别及其共现模式，并将新收集的化学数据与先前发表的同一植物物种花蜜中微生物生长数据相结合，以探究花蜜化学特性与微生物生长的关联。结果：不同植物物种和类群在氨基酸、微量糖类和次生代谢物的组成及浓度上存在差异。所分析的蔷薇类与百合类植物通常含有较高浓度的氨基酸，而菊类植物则富含低聚糖和糖醇。在植物物种间，蛋白质氨基酸常在花蜜中共现，但许多与蔗糖浓度呈负相关。氨基酸及其他含氮化合物浓度较高的植物物种，其花蜜中微生物密度更高，而某些其他化合物组则与微生物多样性呈负相关。结论：不同物种间花蜜氨基酸与蔗糖浓度的负相关表明，花蜜成分存在生态权衡或生理限制。鉴于常见花蜜微生物的生长受氨基酸浓度限制，这些发现提示花蜜中氨基酸生产存在生态成本。最后，我们记录了不同物种间花蜜中维生素、非蛋白质氨基酸及次生代谢物的差异，这些物质具有假设但尚未验证的生态功能。 |
| 长链非编码RNA DRIR通过促进CP29A和CP29B的自噬降解改变前体mRNA的可变剪接模式，从而在耐冻性中发挥作用 |
Ye, l. |
2026-05-27 |
PDF |
关于长链非编码RNA（lncRNA）调控植物耐冻性功能及分子机制的研究尚处于起步阶段。我们前期研究发现，拟南芥中lncRNA DRIR（干旱诱导型长链非编码RNA）可调控基因表达，但其分子机制尚不明确。本研究证实，lncRNA DRIR通过影响前体mRNA的可变剪接模式来调控植物耐冻性。通过染色质RNA纯化联合质谱分析（ChIRP-MS），我们鉴定出两种DRIR互作蛋白：CP29A和CP29B。研究发现，DRIR表达升高的drirD突变体及DRIR过表达株系对冷冻胁迫敏感性增强，而DRIR RNAi株系则表现出更强的耐冻性。CP29A和CP29B可与核转录本结合，并在冷冻胁迫下与DRIR协同调控前体mRNA可变剪接。值得注意的是，DRIR可诱导CP29A和CP29B重新定位至自噬体，引发自噬介导的蛋白降解。综上，本研究阐明了DRIR通过促进其结合蛋白CP29A和CP29B的自噬降解，进而改变前体mRNA可变剪接模式调控植物耐冻性的分子机制，为lncRNA在植物适应冷冻环境中的功能与机制研究提供了新见解。 |
| 东方臭菘（Symplocarpus foetidus）体温调节转变的代谢组学研究 |
Toth, J. |
2026-05-27 |
PDF |
东方臭菘（Symplocarpus foetidus）是一种具有精确体温调节能力的产热植物。其独特的产热策略性别二态性——雌花期恒温与雄花期昼夜异温——为识别体温调节信号通路提供了天然研究框架。我们采用非靶向代谢组学与液相色谱-串联质谱法，比较了四组样本的代谢物谱：正午与午夜采样的恒温雌花，以及正午与午夜采样的昼夜异温雄花。通过成对比较与昼夜节律及性别特异性代谢物变化的交叉筛选，共获得190个候选体温调节代谢物。主成分分析显示，产热状态（温暖vs寒冷）是代谢变异的主轴，解释了55%的变异度。代谢物集富集分析发现，亚油酸衍生十八烷酸形成、亚油酸氧化脂质代谢及环氧化酶介导的花生酸代谢显著富集。其中9-氧代-十八碳二烯酸、9(S)-羟基-十八碳三烯酸、13(S)-羟基-十八碳三烯酸及15-氧代-二十碳四烯酸等氧化脂质与低产热活性关联最强。我们提出脂氧合酶衍生的环戊烯酮氧化脂质可能通过抑制硫氧还蛋白o，进而失活驱动产热的交替氧化酶通路来抑制产热。这些发现表明植物与哺乳动物体温调节通路存在趋同进化，亚油酸衍生氧化脂质与前列腺素作为保守调控因子，在深分歧谱系间调控代谢产热。 |
| 澳大利亚加工番茄田及灌溉水中尖孢镰刀菌复合种的遗传特征与致病性分析 |
Feng, H. |
2026-05-27 |
PDF |
尖孢镰刀菌复合种（FOSC）是全球多种作物的重要土传病原体。在澳大利亚维多利亚州和新南威尔士州的加工番茄田中，FOSC被证实是导致植株矮化、生长不良及显著减产的原因。研究从出现症状的番茄植株、灌溉水样及菌种保藏库中共获得40株FOSC分离株，通过基于β-微管蛋白、钙调蛋白、RNA聚合酶II第二大亚基及翻译延伸因子1-α四个基因组位点的多基因系统发育分析，确认其均为FOSC。分离株间存在高度遗传多样性，检测到多个系统发育谱系。温室生物测定表明，所有分离株均对加工番茄具有致病性，导致植株生长显著受抑：与对照组相比，地上部高度降低11%-26%，根系干重减少44%-83%（p<0.05）。尽管不同分离株的致病力存在差异，但无论其系统发育位置如何，均导致生长抑制。此外，灌溉水样与植物样本分离株共享遗传背景，凸显灌溉水作为镰刀菌病害潜在初侵染源的作用，这对澳大利亚加工番茄生产体系的病害防控具有重要意义。 |
| 植物氧化角鲨烯环化酶超家族中决定产物特异性的氨基酸残基的系统预测与功能分析 |
Kumari, R. |
2026-05-27 |
PDF |
氧化角鲨烯环化酶（OSCs）催化自然界最复杂的酶促反应之一，通过连续的碳正离子级联反应，将线性前体2,3-氧化角鲨烯转化为多种环状三萜骨架。在超越宽泛的家族级别分类后，基于序列预测OSC功能仍具挑战性。本研究开发了基于结构的计算框架，用于识别决定OSC产物特异性的氨基酸关键位点。我们利用169个功能表征的OSC，采用结合差异保守性分析、结构信息、氨基酸理化性质及结合口袋静电特性的多维度方法，以解析产物特异性的决定因素。以拟南芥环阿屯醇合酶AtCAS为模型，通过定向突变验证预测结果，实现了向原甾醇型产物葫芦二烯醇和羊毛甾醇的逐步重编程，包括完全的产物转换。分子动力学模拟支持一种机制：微小的口袋重塑改变了活性位点体积、水分子可及性和质子消除化学过程。这些发现为OSC工程化改造提供了蓝图。 |
| 确定匍匐翦股颖幼苗根系在PEG诱导脱水条件下伸长所需的关键水势 |
Petrella, D. |
2026-05-27 |
PDF |
匍匐剪股颖（Agrostis stolonifera）是一种常用于高尔夫球场草坪的草种，但因需水量大而受到批评。虽然不同品种间存在耐水分胁迫的遗传差异，但该物种缺乏明确的临界土壤水势阈值，导致精准灌溉策略和植物育种基准难以制定。本研究采用聚乙二醇（PEG）浸渍的琼脂体系模拟水势降低，确定了幼苗根系伸长的水势阈值。将匍匐剪股颖品种Pure distinction的幼苗置于-0.36 MPa（未添加PEG）至-1.72 MPa的六种水势条件下，通过每日数字成像连续5天测量根系伸长量。两项实验结果表明，匍匐剪股颖幼苗对轻度水势降低高度敏感。与对照组相比，水势降至-0.61 MPa时，根长和生长速率显著下降超过50%。回归模型预测，约-0.45 MPa的临界水势使日根系生长量减少25%，而-1.0 MPa以上则导致幼苗根系生长量减少75%。此外，暴露于最低水势的幼苗需额外30至46天才能达到对照植株的根长。这些发现通过PEG诱导脱水体系建立了耐水分胁迫的特定临界基准，可用于育种计划，并有助于开展更精确的实验以探究耐水分胁迫机制。 |