浙江农林大学连发两篇Nature Communications文章，在植物香榧基因组及植物成熟分子机制中取得重要进展

近期，浙江农林大学在Nature Communications杂志上连发两篇论文，具体如下：

1. 2023年3月10日，浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室吴家胜教授领衔的团队在Nature Communications发表题为“TheTorreya grandisgenome illuminates the origin and evolution of gymnosperm-specific sciadonic acid biosynthesis”的研究论文，该研究揭示了我国南方特色经济干果香榧的遗传密码及裸子植物特有功能性多不饱和脂肪酸—金松酸的生物合成的分子和进化机制，是对现有针叶植物基因组资源的重要补充，是植物基因组学和坚果研究领域的突破性研究成果之一。这也是该校首篇以第一作者单位和通讯单位在Nature子刊上发表的研究论文。

香榧是为数不多的种子可食的裸子植物，归属于红豆杉科榧属，是现存最古老的树种之一，也是我国的珍稀特产干果，其经济寿命可达千年，营养价值高，栽培效益好，丰产期亩产值超万元,民间有着“养她十年还你千年”的美誉。香榧产业在助力乡村振兴，促进区域经济发展，推进共同富裕中发挥着重要作用。然而，由于裸子植物的基因组普遍较大、基因结构复杂、富含重复序列与超长内含子，导致香榧古树生命奥秘及香榧产量和品质形成的遗传密码一直未被破解。

瞄准未来的基因组选择育种、遗传改良和基因资源利用，吴家胜课题组利用先进的HiFi全基因组测序技术开展了香榧全基因组测序，突破了香榧19.2Gb超大基因组染色体级别的组装与高质量基因注释。在此基础上，研究团队首次解析了香榧金松酸生物合成的分子和进化机制，解密了长期以来关于金松酸生物合成起源和进化的问题。研究团队通过整合香榧基因组、转录组和甲基化组，绘制了香榧种子发育过程的甲基化调控图谱，揭示了表观遗传调控参与裸子植物种子的发育及次生物质代谢的机理。研究成果为加快香榧重要经济性状形成与调控、健康功能成分的挖掘与利用等研究，以及香榧新品种培育奠定了基础。

浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室为该论文第一作者和通讯作者单位。亚热带森林培育国家重点实验室吴家胜教授为该论文通讯作者，园艺学院孙学鹏教授以及美国康奈尔大学费章君教授为共同通讯作者；亚热带森林培育国家重点实验室娄和强教授为该论文第一作者，宋丽丽教授以及园艺学院李晓龙副教授为共同第一作者；我校博士生陈伟杰、高雅迪和郑杉为共同作者。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-37038-2

2. 近日，浙江农林大学吴刚教授团队在Nature Communications上发表了题为Coordinated regulation of vegetative phase change by brassinosteroids and the age pathway in Arabidopsis的研究论文，揭示了油菜素内酯调节植物幼年向成年阶段转变的分子机制。

植物幼年向成年阶段（营养生长阶段）转变是一个植物生命周期中重要的发育进程。该发育进程影响植物开花、株型建成、次生代谢产物积累以及植物对生物和非生物胁迫响应等一系列重要的生理生化过程。前期研究发现，miR156-SPL途径是调控植物营养生长阶段转变的主控途径（Wu et al., 2009, Cell），且miR156序列和功能在植物中高度保守。后续研究表明，该调控途径参与调控植物多种重要的生长发育过程以及对外界环境条件的响应。目前对miR156-SPL途径上下游调控机制的研究已成为该领域的研究热点。以往研究发现，植物激素赤霉素(GA)，茉莉酸(JA)和细胞分裂素(CK)通过影响miR156-SPL信号通路的一些基因表达来调控植物营养生长阶段转变。然而，其他植物激素是否在植物营养生长阶段转变过程中发挥作用尚不清楚。

该研究利用正向遗传学筛选到的影响油菜素内酯(BR)生物合成基因DWARF5的功能缺失突变体dwf5为研究材料，发现dwf5延迟营养生长阶段转变。遗传分析表明，SPL9和miR172水平的降低以及TOE1蛋白的相应增加是导致dwf5表型缺陷的主要原因。生化实验表明，BR信号抑制因子糖原合成酶激酶BIN2直接与SPL9和TOE1蛋白互作，并对它们进行磷酸化修饰导致其蛋白降解。因此，油菜素内酯通过同时稳定SPL9和TOE1蛋白，参与到miR156-SPL途径来协同调控植物营养生长阶段转变。

综上，该研究揭示了BR在调控植物营养生长阶段转变过程中的新功能及其分子机制。由于拟南芥中的SPL9在水稻中的同源基因为SPL14（IPA1），因此该研究的发现为今后利用BR和miR156-SPL途径改良水稻和林木重要农艺和经济性状提供了理论依据。

该论文以浙江农林大学为唯一通讯单位，浙江农林大学和吉林大学联合培养博士生周冰莹和罗清为该论文共同第一作者，吴刚教授和冯圣军副教授为论文共同通讯作者。吴刚教授团队硕士研究生沈阳辉、卫靓、宋夏、廖杭倩，南京农业大学蒋明义教授、倪岚副教授、沈涛博士、吉林大学都兴林教授和韩俊友教授参与了该研究。该研究工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和浙江农林大学人才启动基金等项目共同资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38207-z

转自：“iPlants”微信公众号

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