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引领农业未来：表观遗传在现代作物育种中的突破性进展

花匠小妙招
2025-05-08 04:12

近日，北京大学现代农业研究院的薛彦研究员领导的一项前沿研究揭示了表观遗传在现代作物育种中的重要作用。这项名为《表观遗传与现代作物育种》的综述论文，在《中国科学：生命科学》期刊上发表，汇聚了来自30余家单位的超过50位表观遗传领域的顶尖学者的智慧与经验，引用了692篇文献，系统且全面地总结了近20年来植物表观遗传研究的丰硕成果。

表观遗传调控作为一种关键的基因表达调控方式，对生物体的生长和发育产生深远影响。在植物系统中，表观遗传不仅仅是在基因表达层面发挥作用，还成为植物对环境变化的适应机制。这项研究表明，随着生物技术的迅猛发展，科学家们对表观遗传的理解也日益加深。从最早的DNA和组蛋白修饰研究，到最近的转录后修饰和染色质空间结构的探讨，表观遗传学的知识体系逐渐演化为一个复杂而交织的网络，影响着植物的生长、发育和环境适应能力。

综述中首先回顾了过去20年来植物表观遗传领域的基础性研究，通盘涵盖了DNA甲基化、组蛋白修饰、组蛋白变体、染色质重塑因子、非编码RNA、RNA加工与修饰以及染色质的高级结构等重要分支。这些知识的进展不仅提升了对植物表观遗传调控机制的理解，也为后续的育种研究和应用奠定了基础。

一个显著的变化是，研究对象已不再局限于模式植物拟南芥，而是扩展到了水稻、玉米、小麦等主要粮食作物，以及具有独特农艺性状和重要经济价值的多种小众作物。综述中对表观遗传调控在农业生产中的应用进行了细致分类，总结了表观遗传对作物发育及环境适应性的各项影响，涉及了配子和胚胎发育、春化与开花、株型调控、植物再生、果实发育、抗病能力等关键农艺性状。特别是文章深入探讨了表观遗传在植物抗病机制中的作用，包括DNA甲基化如何干预抗病基因的表达，以及小分子RNA在植物对病原体的响应中的介导作用。

此外，综述还揭示了杂种优势的表观遗传基础及其潜在调控机制，为研究和应用杂交育种技术提供了新的视角。例如，表观遗传改造的分子工具也被广泛讨论，提供了未来研究的方向和潜在的重要问题。

研究团队的目标之一是建立植物学研究人员的表观遗传基础知识框架，使作物育种家能够从表观遗传的角度开展相关工作，这对未来的农业科技创新至关重要。

综上所述，表观遗传学不仅为植物的功能研究提供了全新视角，也为现代农业的可持续发展注入了新的活力。这个领域的快速发展，将对粮食安全、生态环境及社会经济发展产生深远影响。

附通讯作者包括北京大学的薛彦、中科院遗传发育所的曹晓风、武汉大学的陈香嵩等诸多知名学者，他们的集体努力使得这篇综述不仅具有高学术价值，更是对农业科学界的一次鼓舞与启示。

欲了解更多信息，可以访问该文章链接： http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-024-2784-3

总之，这篇文章不仅展示了表观遗传在作物育种中的重大突破，还昭示了科技进步为我们带来的无穷可能，成为当今农业科学研究中不可或缺的一部分。