山西农大等科学家合作研究找到C4禾谷类理想模式植物——“小米” 学术资讯

来源：中国高科技

近日，《自然—植物》在线发表了山西农业大学杂粮分子育种团队与中国农科院作物科学研究所等单位合作的研究成果，他们在国际上首次获得了超早熟谷子，并将其发展成C4禾谷类研究的理想模式植物体系。　　

拟南芥和水稻作为模式植物在相关研究领域发挥着重要作用，然而它们均为C3植物，在作为C4作物的模式植物上有很大的局限性，无法解决诸如C4光合代谢以及许多黍亚科特殊的基础问题。而谷子具有抗旱、耐瘠薄和C4高光效等突出优势，恰恰弥补了拟南芥和水稻作为模式植物的不足，是极具发展潜力的禾谷类模式植物。因此，可利用这一模式体系帮助研究人员发掘谷子中控制品质、抗逆、耐贫瘠等特征的相关基因，进而利用这些基因的分子标记开展谷子分子育种，培育米色、口感好，保健功能强，抗逆，水肥高效且适于机械化栽培的优质谷子品种。　　据团队负责人、山西农业大学教授韩渊怀介绍，由于谷子生育周期较长，植株高大，不适于作为模式植物在室内大规模培养。为解决这一难题，研发团队对山西名优谷子“晋谷21”进行了大规模诱变，从中筛选到一个超早熟突变体“小米”，其生育期两个月左右，株高30厘米左右，与模式植物拟南芥相当。在此基础上，科研人员组装了高质量参考基因组，构建了全生育期基因表达图谱和多组学数据库，研发了高效遗传转化技术体系，从而将“小米”发展成C4禾谷类研究的理想模式植物，为开展分子育种和促进高产优质作物新品种选育提供了便利条件。
（来源：中国科学院）

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外一篇：（来源：山西农业大学）我校杂粮分子育种团队在《Nature Plants》发表研究成果8月31日，我校杂粮分子育种团队在国际植物领域顶级期刊Nature Plants（1区Top期刊，SCI影响因子13.256）发表了题为“A mini foxtail millet with an Arabidopsis-like life cycle as a C4model system”论文。同期，Nature Plants刊发了中国科学院遗传与发育生物学研究所的余泓博士的News & Views点评文章，对该研究给予了高度评价。据悉，这是我省在Nature Plants以第一单位发表的第一篇论文，也是近年来国际谷子研究领域发表的影响因子最高的论文。

我校杨致荣教授、中国农业科学院作物科学研究所的张皓珊博士和我校李旭凯副教授为该论文共同第一作者，我校王兴春教授、韩渊怀教授和中国农业科学院作物科学研究所的隋毅副研究员为论文的共同通讯作者。美国普渡大学和英国诺丁汉大学等单位参与了部分研究。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和山西省重点研发计划的资助。

图1模式植物拟南芥和xiaomi

模式植物拟南芥和水稻在引领重要科学发现和先进研究技术方面扮演着十分重要的角色。然而，它们都是C3植物，作为C4禾谷类作物的模式植物时有很大的局限性，无法解决诸如C4光合代谢以及许多黍亚科特殊的基础问题。谷子具有抗旱、耐瘠薄和高光效等突出优势，恰恰弥补了拟南芥和水稻作为模式植物的不足，是极具发展潜力的禾谷类模式植物。尽管如此，谷子生育期较长、株高较高、遗传转化困难，极大地限制了其作为模式植物在功能基因组学研究中的应用。杨致荣等获得了一个超短生育期谷子xiaomi，其生育期仅2个月左右，株高仅30cm左右。生育期和株高与模式植物拟南芥相当，适合室内大规模种植研究（图1）。在此基础上，组装了高质量的参考基因组，构建了全生育期基因表达图谱和谷子多组学数据库（http://sky.sxau.edu.cn/MDSi.htm），并建立了高效稳定的遗传转化体系。从而，将xiaomi发展成了C4禾谷类研究的模式植物。山西农业大学杂粮分子育种团队（微信公众号mScience mCrop）由山西省高层次引进人才韩渊怀教授于2010年开始组建。现有成员26人，其中山西省高层次引进人才1人，山西省131领军人才1人，“三晋英才”拔尖骨干人才2人，“三晋英才”青年优秀人才8人，晋农新秀8人（图2）。团队主要从事杂粮功能基因组学、氮磷高效利用的分子调控网络、谷子优异品质形成的分子机制和谷子白发病抗性机制等研究。近年来，承担了国家自然科学基金项目15项，国家重点研发计划项目子课题5项；发表SCI论文33篇；育成华金早、华金矮和华金杂等系列谷子品系。

来源：cas-hitech 中国高科技

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