一、中心阙友雄研究员团队在甘蔗逆境生物学和分子育种研究领域取得系列研究进展。
(1)在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》发表题为“Deciphering the atlas of post-translational modification in sugarcane”的研究论文。该研究共鉴定到8573个Kac、4637个Khib和215个Kla位点,建立了首个甘蔗多维蛋白质修饰图谱。修饰蛋白的功能注释和表达模式分析结果表明,PTM在甘蔗的生长、发育和对生物和非生物胁迫的反应中起作用。以上研究提供了全新的甘蔗多维蛋白质修饰的概况,并为阐明蛋白质翻译后修饰在甘蔗中的分子机制提供了新的视角。福建农林大学农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室、国家甘蔗工程技术研究中心/农学院青年教师吴期滨为本文的第一作者,阙友雄研究员和苏亚春副研究员为共同通讯作者。
(2)在《Frontiers in Plant Science》发表题为“Identification of QTLs and critical genes related to sugarcane mosaic disease resistance”的研究论文。该研究首次利用对花叶病抗性不同的甘蔗主栽品种为亲本杂交后代为材料,采用自然感染和人工接种进行综合评价,明确该性状为高度可遗传的数量性状(H2 = 0.85),并鉴定到免疫、高抗、中抗、感病和高感子代。进一步,利用甘蔗100K SNP芯片构建的高密度图谱,定位到7个与花叶病抗性相关QTL,其中1个主效QTL即qRsm-Y12,可解释17.10%的表型变异。最后,通过比较基因组和转录组分析,鉴定到110个抗病候选基因,并获得了9个甘蔗抗SCMV和SrMV的潜在关键基因。研究结果为解析甘蔗对花叶病的抗性机制及进一步开展甘蔗花叶病抗病分子育种奠定了良好的基础,并提供了科学依据。福建农林大学农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室、国家甘蔗工程技术研究中心/农学院2018级博士研究生路贵龙为该论文的第一作者;阙友雄研究员和许莉萍研究员为共同通讯作者。
(3)在《Plant Physiology and Biochemistry》发表题为“Dissecting the features of TGA gene family in Saccharum and the functions of ScTGA1 under biotic stresses”的研究论文。该研究聚焦甘蔗SsTGA基因家族的挖掘、分类、进化、结构特征和表达模式等开展研究。作者还鉴定了一个ScTGA1基因,揭示了过表达该基因可能通过影响过敏反应相关基因的表达、叶片H2O2含量积累以及细胞坏死,从而调控植物对病原菌侵染的防御反应。最后,提出了甘蔗ScTGA1蛋白功能作用的机制模式。该研究将有助于深入解析甘蔗ScTGA1基因家族进化趋势、功能分化模式及生物胁迫的响应机制。福建农林大学农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室、国家甘蔗工程技术研究中心/农学院2020级硕士研究生赵振南为该论文的第一作者;阙友雄研究员和吴期滨讲师为共同通讯作者。
以上研究得到国家重点研发计划、中央引导地方科技发展专项、国家自然科学基金、福建省自然科学基金和国家糖料产业技术体系等项目的共同资助。
(4)中心阙友雄/苏亚春团队发文阐述甘蔗过氧化氢酶基因在植物对病原菌防御中的功能和作用机制,在国际学术期刊International Journal of Biological Macromolecules(中科院一区TOP期刊,IF=8.025)在线发表了题为Genome-wide characterization of sugarcane catalase gene family identifies a ScCAT1 gene associated disease resistance的研究论文。该研究基于甘蔗近缘野生种割手密基因组数据库,较为系统地阐述了甘蔗CAT基因家族成员的序列特征和表达特性。进一步,揭示了甘蔗栽培品种中克隆获得的ScCAT1基因能够通过参与过敏反应(hypersensitive response,HR)、ROS信号和水杨酸(salicylic acid,SA)代谢途径,增强转基因植株对病原菌的防御能力。以上研究有助于深化我们对甘蔗CAT基因家族的进化和功能的认识,同时也为深入解析ScCAT1基因如何在甘蔗应答病原菌胁迫中发挥作用积累丰富数据,并奠定良好基础。
福建农林大学农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室、国家甘蔗工程技术研究中心/农学院吴期滨助理研究员为该论文的第一作者;福建农林大学农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室、国家甘蔗工程技术研究中心/农学院阙友雄研究员和苏亚春副研究员为该论文的共同通讯作者,许莉萍研究员给予了指导和支持。美国农业部甘蔗研究所潘永保教授和Michael P Grisham教授,福建农林大学农学院在读博/硕士研究生陈燕玲、邹文会、林佩霞、孙婷婷,福建农林大学农学院在读本科生丁秋刚参与了该研究。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、福建省自然科学基金、农业农村部国家现代农业产业技术体系等项目的资助。
原文链接:
https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c01886
https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1107314
https://10.1016/j.plaphy.2023.107760
https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123398
二、中心张华研究员团队在宿根甘蔗生理与栽培调控方面取得进展
2023年7月6日,农林科学领域国际权威期刊Industrial Crops and Products在线发表了福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心张华研究员团队题为“Complementary effects of biochar, secondary metabolites, and bacteria biocontrol agents rejuvenate ratoon sugarcane traits and stimulate soil fertility”(生物炭、次生代谢物和细菌生防菌的互作效应恢复宿根甘蔗的生产性能并改善土壤肥力)的研究论文。该研究揭示了生物炭、甘蔗根际环境代谢物质和根际微生物的相互作用是恢复宿根甘蔗生长性状、品质和生产力的可靠方法之一,其主要原因是生物炭在改善土壤肥力和修复土壤健康方面发挥的重要作用。
福建农林大学为该研究论文的第一作者和通讯作者单位。福建农林大学农学院博士研究生Nyumah Fallah为论文的第一作者,国家甘蔗工程技术研究中心张华研究员为论文的通讯作者,福建农林大学林文雄教授和林兆里实验师参与指导工作,论文合作者包括福建农林大学农学院博士研究生庞孜钦、中国科学院大学博士生张才芳、汕头大学博士后Muhammad Tayyab、福建农林大学农学院2020届硕士毕业生杨仔奇等人。该研究得到国家重点研究发展计划(2022YFD2301105)和国家糖料产业技术体系(CARS-170401)的资助。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.117081
三、中心高三基研究员团队发表WRKY转录因子综述文章
2023年8月25日,中心高三基研究员团队在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Genetics发表题为“WRKY transcription factors in plant defense”的文章,全面综述了WRKY转录因子的结构特征与进化、应答环境胁迫的生物学功能、参与信号转导和调控机制、调控次级代谢产物,以及表观遗传修饰如何调控WRKY基因等方面的最新研究进展,并就WRKY基因在作物育种上的应用潜力进行了展望,有助于更加全面了解其在植物防御中的作用。
福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心、农学院2019级博士生Talha Javed为本文第一作者,高三基研究员为论文通讯作者。该论文得到了国家现代农业产业技术体系(糖料)建设专项(CARS-170302)和中央引导地方科技发展专项(2022L3086)等项目的资助。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.tig.2023.07.001