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9篇Cell主刊！盘点2023年中国学者在植物科学领域取得系列突破

花匠小妙招
2024-12-17 23:10

截至到2023年12月，中国学者在Cell 发表了62篇研究文章，其中植物科学相关领域共计8篇，具体如下：

1. 2023年11月17日，福建农林大学徐通达及杨贞标共同通讯（于永强、唐文鑫、林文伟、周翔及李围为论文共同第一作者）在Cell 在线发表题为“ABLs and TMKs are co-receptors for extracellular auxin”的研究论文，该研究发现了两个新的生长素结合蛋白ABL1和ABL2，它们定位于外质体，并以生长素依赖的方式直接与TMKs的细胞外结构域相互作用。功能冗余的ABL1和ABL2在遗传上与TMK相互作用，并表现出与ABP1重叠的功能，同时独立于ABP1。重要的是，TMK1本身的胞外结构域与生长素结合，并在生长素结合中与ABP1或ABL1协同作用。因此，该研究发现生长素受体ABL1和ABL2与ABP1具有重叠但不同的功能，并与TMKs一起作为细胞外生长素的共受体（点击阅读）

2. 2023年10月7日，北京大学瞿礼嘉及钟声共同通讯在Cell 在线发表题为“Antagonistic RALF peptides control an intergeneric hybridization barrier on Brassicaceae stigmas”的研究论文，该研究发现受体样激酶FERONIA/CURVY1/ANJEA/HERCULES受体激酶1和细胞壁蛋白LRX3/4/5与自分泌的柱头化RALF1/22/ 23/33肽配体(sRALFs)在乳头细胞（papilla cell）表面相互作用，以建立锁定，阻止不需要的花粉管渗透。兼容的花粉衍生的RALF10/11/12/13/25/26/30肽(pRALFs)作为关键，与sRALFs竞争并使花粉管穿透。通过用合成的pRALFs处理拟南芥柱头，打开了这一屏障，促进了远亲芸苔科物种的花粉管渗透，并导致种间/属间杂交胚胎的形成。因此，该研究发现了一个控制芸苔科种间/属间杂交宽度的“锁与钥匙”系统。操纵这一系统有望促进作物的广泛杂交（点击阅读）。

3. 2023年7月28日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李红菊团队在Cell在线发表题为“Central-cell-produced attractants control fertilization recovery”的研究论文，该研究报道了在拟南芥中，当协同依赖的吸引失败或被携带不育精子细胞的花粉管终止时，中心细胞分泌肽SALVAGER1和SALVAGER2以定向方式吸引花粉管。总之，该研究成果回答了一个百余年来遗留的生物学问题——植物受精失败后，如何“自救”以确保繁衍：植物双受精失败后，胚珠为何仍会持续吸引花粉管的科学问题，为了解自然界某些物种在进化中丢失助细胞的原因提供了线索。更重要的是，该发现为人工授粉挽救濒危植物提供了理论支持，对于人工授粉挽救濒危植物的实践具有指导意义（点击阅读）。

4. 2023年7月26日，南京农业大学及中国农业科学院等多单位合作，万建民，吴传银及王海洋共同通讯在Cell 在线发表题为“A natural gene drive system confers reproductive isolation in rice”的研究论文，该研究报道了一个控制籼粳杂交稻雄性配子不育的主要基因座RHS12的鉴定。该研究发现RHS12由两个基因(iORF3/DUYAO和iORF4/JIEYAO)组成，这两个基因赋予RHS12-i型雄性配子优先传递给后代，从而形成自然的基因驱动。DUYAO编码一种线粒体靶向蛋白，该蛋白与OsCOX11相互作用触发细胞毒性和细胞死亡，而JIEYAO编码一种蛋白，该蛋白通过直接物理相互作用将DUYAO转至自噬体降解，从而使DUYAO解毒。进化轨迹分析表明，该系统可能是在AA基因组稻枝中从头形成的，并对水稻不同谱系之间的生殖隔离(RI)起了重要作用。总之，该研究结果为RI的遗传基础提供了机制见解，并为杂交水稻育种的战略设计提供了见解（点击阅读）。

5. 2023年6月27日，中国科学院遗传发育所高彩霞团队在Cell 在线发表了题为“Discovery of deaminase functions by structure-based protein clustering”的研究论文，该研究使用AlphaFold2来预测并随后基于预测的结构相似性对整个蛋白质家族进行聚类。研究选择脱氨酶蛋白来分析和鉴定许多以前未知的特性。该研究发现在Ddda-like进化枝中的大多数蛋白质不是双链DNA脱氨酶。该研究设计了最小的单链特异性胞嘧啶脱氨酶，使有效的胞嘧啶碱基编辑器(CBE)可被包装到单个腺相关病毒(AAV)中。重要的是，研究从这个分支中分析了一种脱氨酶，它在大豆植物中进行了强有力的编辑，这在以前是CBEs无法获得的。这些发现的脱氨酶，基于人工智能辅助的结构预测，极大地扩展了碱基编辑器在治疗和农业应用中的效用（点击阅读）。

6. 2023年6月8日，中国科学院遗传与发育生物学研究所陈宇航，周俭民及王伟共同通讯在Cell 在线发表题为“WeiTsing, a pericycle-expressed ion channel, safeguards the stele to confer clubroot resistance”的研究论文，该研究报道了从拟南芥中分离到的广谱根肿病抗性基因WeiTsing (卫青，WTS)。Pb 感染后，WTS在中柱鞘中被转录激活，以防止病原体在中柱上定植。携带WTS基因的甘蓝型油菜对铅具有较强的抗性。WTS编码一种定位于内质网(ER)的小蛋白，其在植物中的表达可诱导免疫应答。冷冻电子显微镜(cryo-EM)结构揭示了一种以前未知的具有中心孔的五聚体结构。电生理分析表明，WTS是一个钙渗透的阳离子选择通道。结构导向诱变表明通道活性是触发防御的严格要求。总之，该研究揭示了一种类似于在中柱鞘中触发免疫信号的抵抗体的离子通道（点击阅读）。

7. 2023年5月15日，德州农工大学何平及单立波共同通讯（华中农业大学于晓为第一作者）在Cell 在线发表题为“A phospho-switch constrains BTL2-mediated phytocytokine signaling in plant immunity”的研究论文，该研究通过在拟南芥中部署基于RNAi的遗传筛选，鉴定了BAK1 - to - life 2 (BTL2)，这是一种未知的受体激酶，可检测BAK1/SERK4的完整性。当BAK1/SERK4受到干扰时，BTL2通过激活Ca2+通道CNGC20以激酶依赖的方式诱导自身免疫。为了弥补BAK1缺失，BTL2与多种植物细胞因子形成受体复合物，导致由辅助NLR ADR1家族免疫受体介导的强效植物细胞因子反应，表明植物细胞因子信号是连接PRR和NLR介导的免疫的分子链接。值得注意的是，BAK1通过特异性磷酸化抑制BTL2的激活以维持细胞完整性。因此，BTL2作为监测变阻器，感知BAK1/SERK4免疫共受体的扰动，促进NLR介导的植物细胞因子信号传导，以确保植物免疫。总之，该研究结果对于深入理解植物自身免疫及多种植物细胞因子信号传导机制具有重要意义（点击阅读）。

8. 2023年5月4日，中国农业科学院黄三文团队在Cell 在线发表题为“Phylogenomic discovery of deleterious mutations facilitates hybrid potato breeding”的研究论文，该研究表明有害突变的系统发育基因组发现有助于杂交马铃薯育种。利用92个茄科及其姊妹分支物种的全基因组系统发育，该研究采用进化策略来识别有害突变。深层系统发育揭示了高度受限位点的全基因组景观，占基因组的2.4%。基于二倍体马铃薯多样性小组，作者推测出367499种有害变异，其中50%发生在非编码位点，15%发生在同义位点。与直觉相反，具有相对较高纯合有害负荷的二倍体系可以成为自交系发育更好的起始材料，尽管其生长不那么旺盛。包含推测的有害突变将基因组产量预测的准确率提高24.7%。该研究深入揭示了有害突变的全基因组发病率和特性，阐明了它们对育种的深远影响（点击阅读）。

9. 2023年3月16日，北京大学钟上威及邓兴旺合作在Cell 在线发表题为“Sensory circuitry controls cytosolic calcium-mediated phytochrome B phototransduction”的研究论文，该研究报道了一种Ca2+ 信号，在暗到光转变过程中控制黄化幼苗的光受体phyB核易位。红光通过phyB刺激急性细胞质Ca2+ 增加，这是由Ca2+ 结合蛋白激酶CPK6和CPK12 (CPK6/12)感知的。Ca2+ 激活后，CPK6/12反过来直接与光激活的phyB在Ser80/Ser106处相互作用并磷酸化，从而启动phyB核导入。非磷酸化突变phyBS80A/S106A消除了核易位，无法互补phyB突变体的表型。该研究进一步表明CPK6/12在早期phyB介导的子叶扩张中特异功能，而Ser80/Ser106磷酸化通常控制phyB核易位。总之，该研究结果揭示了以phyB光转导为中心的生化调节环，并为将无处不在的Ca2+ 增加与感觉刺激处理中的特定反应联系起来提供了一个范例（点击阅读）。

来源：inature等

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