我院植物科学家近期在Nature Genetics、EMBO Journal、PNAS、Plant Cell、Molecular Plant、Journal of Integrative Plant Biology等主流杂志上发表11篇高水平论文。围绕着植物逆境生物学、植物免疫机制、植物生长发育、生物固氮、基因编辑及表观遗传学等领域取得了一系列前沿成果。

     植物逆境生物学研究领域：秦峰课题组利用三代PacBio长读长测序技术、HiC技术和光学图谱完成了玉米抗旱优异种质资源CIMBL55基因组的高质量组装和注释工作。研究发现，课题组前期通过全基因组关联分析 (GWAS) 和干旱应答基因表达的数量性状位点解析 (eQTL) 确定的108个潜在的抗旱基因中，CIMBL55基因组中至少携带了65个抗旱基因的优异等位变异，推测这可能是构成其优良抗旱性的遗传基础。CIMBL55基因组的组装为解析玉米抗旱性的遗传变异、鉴定优异抗旱基因资源、克隆关键抗旱基因，提供了高质量的基因组信息，也将为玉米抗旱性的遗传改良和分子设计育种提供重要的靶点 (Tian et al., 2023, Nat Genet)。郭岩课题组与南京农业大学章文华教授课题组合作，发现盐胁迫下磷脂酸 (phosphatidic acid, PA) 通过调节SOS2活性和质膜定位，促进SOS1介导的Na+外排和AKT1介导的K+吸收，进而维持Na+/K+平衡的分子机制。为磷脂信号分子PA调控植物抗逆性提供了新的分子证据，也为农作物抗逆性改良提供了理论基础 (Li et al., 2023, EMBO J)。郭岩课题组与李溱课题组合作，发现拟南芥酪蛋白激酶Ι家族成员CKL2在ABA作用下能够与BR受体蛋白BRI1互作并磷酸化激活BRI1，维持BR信号上游的基础活性；在胁迫后的恢复阶段，CKL2对BRI1的预激活可以促进BR信号途径的快速激活，从而促进植物快速恢复生长 (Zhao et al., 2023, J Integr Plant Biol)。

     植物免疫机制研究领域：张永亮课题组与加州大学戴维斯分校Savithramma P. Dinesh-Kumar教授合作，鉴定到一个参与NLR蛋白介导的植物天然免疫的新的调控模块MAPK-Alfin-like 7，并揭示了其通过抑制ROS清除基因的表达来促进ROS积累，从而正调控植物天然免疫的新机制，明确了Alfin-like家族蛋白在植物应对生物胁迫中的新功能，拓宽了人们对NLR蛋白介导的植物免疫信号转导网络的认识 (Zhang et al., 2023, PNAS)。

     植物生长发育研究领域：毛同林课题组发现在侧根起始过程中，微管稳定蛋白TPXL5介导侧根建成细胞的周质微管重组和不对称径向扩张，而且该过程被光信号通路中的重要转录因子HY5所调控。该研究为揭示周质微管重组对侧根起始的必要性提供了重要遗传学证据；阐明了在侧根起始过程中, HY5-TPXL5调控元件介导微管重组和细胞重塑的新机制，为提高植物根系结构可塑性提供了新思路 (Qian et al., 2023, Plant Cell)。傅缨/朱蕾课题组发现拟南芥微管驱动蛋白ARMADILLO REPEAT KINESIN (ARK) 家族成员ARK2可以追踪并稳定正在生长的微管正端，促进了平行微管束的形成，参与了周质微管列阵的组织调控 (Lan et al., 2023, J Integr Plant Biol)。朱蕾还发现ARK2蛋白负调控了拟南芥下胚轴的伸长生长，促进了光诱导的周质微管阵列的重新定向。进一步研究发现，ARK2蛋白在光照下稳定，而在黑暗中可以经E3泛素连接酶CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1) 介导的泛素化-26S蛋白酶体途径降解，从而有利于下胚轴在黑暗中的生长。该研究解析了光/暗调控下胚轴生长的新作用机制，也阐明了驱动蛋白调控微管动态变化及植物细胞形态建成的分子机制 (Lan et al., 2023, J Exp Bot)。 

     植物表观遗传学研究领域：巩志忠课题组和深圳大学杜璇研究组合作，研究发现在DNA复制过程中，复制相关蛋白AtMCM10可与新合成的染色质相关组蛋白H3-H4互作，并通过与PCNA及ssDNA结合，将组蛋白组装到邻近的dsDNA上，影响表观遗传传递和染色质微环境，进而影响基因的表达。该研究揭示了复制相关蛋白AtMCM10的核小体组装功能，也为旧链卸载组蛋白循环利用的研究进程添加了新成员 (Zhao et al., 2003, J Integr Plant Biol)。巩志忠教授和南方科技大学朱健康教授共同发表了评论文章，庆祝20年来植物中主动DNA去甲基化所取得的研究进展，介绍了该专刊中的主要文章，总结了过去20年来植物中主动DNA去甲基化研究的进展，提出了该领域的未来研究方向 (Gong and Zhu, 2022, J Integr Plant Biol)。

     生物固氮研究领域：王涛/董江丽课题组攻克了分离根瘤单细胞的技术难关，报道了以截形苜蓿为代表的不定型根瘤单细胞转录组图谱，揭示了成熟的不定型根瘤中不同转录表达模式的细胞类群，以及共生细胞类型和非共生细胞类型的分化轨迹和生物学功能，发现了共生固氮新机制：固氮细胞将氮同化为谷氨酰胺，非固氮细胞将谷氨酰胺转化为天冬酰胺供植物生长发育的新机制 (Ye et al., 2022, Mol Plant)。

     基因编辑研究领域：陈其军课题组在玉米中使用了三种不同策略，对衍生于CRISPR/Cas系统的新一代精准基因组编辑技术——引导编辑 (Prime editing, PE) 进行优化。实验结果表明，优化后的PE在玉米中的编辑效率得到进一步提高，能够高效诱导产生可遗传的纯合和杂合玉米突变株系，大大增强了PE在玉米精准基因组编辑中的实用性。该研究也为培育不含转基因成分的抗除草剂玉米品种奠定了坚实的基础 (Qiao et al., 2023, J Integr Plant Biol)。

代表性论文：

1. Gong Z, Zhu JK. (2022) Celebrating the discovery of DNA demethylase. J Integr Plant Biol. 64(12):2215-2216.

2. Lan M, Kang E, Liu X, Fu Y, Zhu L. (2023) Stable ARMADILLO REPEAT KINESIN 2 in light inhibits hypocotyl elongation and facilitates light-induced cortical microtubule reorientation in Arabidopsis. J Exp Bot. 74(3):800-816.

3. Lan M, Liu X, Kang E, Fu Y, Zhu L. (2023) ARK2 stabilizes the plus-end of microtubules and promotes microtubule bundling in Arabidopsis. J Integr Plant Biol. 65(1):100-116.

4. Li J, Shen L, Han X, He G, Fan W, Li Y, Yang S, Zhang Z, Yang Y, Jin W, Wang Y, Zhang W, Guo Y. (2023) Phosphatidic acid-regulated SOS2 controls sodium and potassium homeostasis in Arabidopsis under salt stress. EMBO J. e112401. Online ahead of print.

5. Qian Y, Wang X, Liu Y, Wang X, Mao T. (2023) HY5 inhibits lateral root initiation in Arabidopsis through negative regulation of the microtubule-stabilizing protein TPXL5. Plant Cell 35(3):1092-1109.

6. Qiao D, Wang J, Lu MH, Xin C, Chai Y, Jiang Y, Sun W, Cao Z, Guo S, Wang XC, Chen QJ. (2023) Optimized prime editing efficiently generates heritable mutations in maize. J Integr Plant Biol. 65(4):900-906.

7. Tian T, Wang S, Yang S, Yang Z, Liu S, Wang Y, Gao H, Zhang S, Yang X, Jiang C, Qin F. (2023) Genome assembly and genetic dissection of a prominent drought-resistant maize germplasm. Nat Genet. 55(3):496-506.

8. Ye Q, Zhu F, Sun F, Wang T, Wu J, Liu P, Shen C, Dong J, Wang T. (2022) Differentiation trajectories and biofunctions of symbiotic and un-symbiotic fate cells in root nodules of Medicago truncatula. Mol Plant 15(12): 1852-1867.

9. Zhang D, Gao Z, Zhang H, Yang Y, Yang X, Zhao X, Guo H, Nagalakshmi U, Li D, Dinesh-Kumar SP, Zhang Y. (2023) The MAPK-Alfin-like 7 module negatively regulates ROS scavenging genes to promote NLR-mediated immunity. Proc Natl Acad Sci U S A. 120(3):e2214750120.

10. Zhao X, Wang J, Jin D, Cheng J, Chen H, Li Z, Wang Y, Lou H, Zhu JK, Du X, Gong Z. (2023) AtMCM10 promotes DNA replication-coupled nucleosome assembly in Arabidopsis. J Integr Plant Biol. 65(1):203-222.

11. Zhao X, Zhang T, Bai L, Zhao S, Guo Y, Li Z. (2023) CKL2 mediates the crosstalk between abscisic acid and brassinosteroid signaling to promote swift growth recovery after stress in Arabidopsis. J Integr Plant Biol. 65(1):64-81.

撰稿：朱蕾

校对：周文焜

审阅：楼慧强