撰稿 | 不语
编排 | 鱼儿自己
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动物科技学院王锋教授团队在山羊成肌分化调控方面取得重要进展
长江三角洲白山羊，又称海门山羊，是世界唯一的笔料毛用山羊，也是我国宝贵的遗传资源保护品种。然而，海门山羊由于个体小、生长缓慢等因素，阻碍了其遗传资源的保护与利用。骨骼肌是畜禽肉产品的主要组成部分，其发育进程决定畜禽肉产量和品质。因此，解析山羊骨骼肌发育调控机制，有助于改良我国山羊的产肉性能和肉品质。
近日，国际学术期刊Molecular Therapy-Nucleic Acids在线发表了南京农业大学动科学院王锋教授团队完成的题为FTO-mediated demethylation of GADD45B promotes myogenesis through the activation of p38 MAPK pathway的研究论文，揭示了m6A去甲基化酶FTO通过降低GADD45B mRNA的m6A修饰激活p38 MAPK通路促进山羊成肌细胞分化的分子机制。
m6A修饰一种由m6A甲基转移酶和去甲基化酶动态调节的RNA表观修饰，可在识别蛋白介导下通过调控RNA加工与代谢，参与哺乳动物各类组织发育。王锋教授团队通过对75 日龄胎羊和新生海门山羊两个发育阶段的骨骼肌进行MeRIP-seq测序，解析了海门山羊肌肉发育过程中m6A修饰特征，并确定FTO可通过降低GADD45B mRNA的m6A修饰水平提高其mRNA的稳定性和表达，进而激活p38 MAPK通路，促进山羊成肌细胞分化，不仅丰富了肌肉发育的分子调控理论，也为促进肉羊育种和生长调控提供重要参考价值。
农学院智海剑教授团队破解大豆与大豆花叶病毒攻防机制
大豆是我国重要的粮食和油料兼用作物，起源于我国，并已有几千年的种植历史。SMV是严重危害大豆生产的全国性病害，克隆抗SMV基因并阐明其抗性机制对SMV防控尤为重要。
近日，农学院智海剑教授团队在国际植物领域著名杂志Molecular Plant上在线发表了题为A cell wall-localized NLR confers resistance to Soybean mosaic virusby recognizing viral-encoded cylindrical inclusion protein的研究论文，该论文从大豆品种大白麻中图位克隆了一个编码NLR（Nucleotide binding, leucine-rich repeat receptor）蛋白的抗大豆花叶病毒（Soybean Mosaic Virus, SMV）基因Rsc4-3。与以往发现的细胞内行使抗病功能的NLR蛋白不同，该抗病NLR蛋白Rsc4-3在植物细胞壁上与大豆花叶病毒无毒因子CI特异识别并介导对SMV的抗性。
为获得抗SMV基因，该团队前期发现抗病品种大白麻14号染色体上有一个显性抗SMV位点，并完成精细定位。本论文在此基础上，通过瞬时表达和Crispr/Cas9介导的基因敲除等方法证明了精细定位区间内只有Rsc4-3介导大白麻对SC4、SC7等多个SMV株系的抗性，但不能介导对SC15株系的抗性。
Rsc4-3编码CC-NB-LRR结构的NLR类抗病蛋白，通过叶片酶解、质壁分离等亚细胞定位实验发现该蛋白只存在于细胞壁上，这与以往报道的NLR蛋白胞内定位结果的明显不同，研究还发现Rsc4-3的N端存在可能的棕榈酰化位点且该位点对抗病反应至关重要。
植物保护学院研究团队揭示取食抑制昆虫甜味感知的分子与神经机制
饥饿的时候，食物闻着香、吃着甜，为何吃饱状态时不觉得呢？人需要生产粮食喂饱肚子，而一些植食性昆虫如褐飞虱和二化螟等也取食我们的作物如水稻，因此了解昆虫取食行为的分子与神经机制可帮助我们更好的从虫口夺粮，保障粮食生产安全。
8月16日，植物保护学院研究团队在PLOS Genetics杂志上在线发表了题为Cholecystokinin-like peptide mediates satiety by inhibiting sugar attraction的研究论文，该研究揭示取食抑制昆虫甜味感知的分子与神经机制。
神经肽硫激肽（类似于哺乳动物体内的胆囊收缩素）作为饱腹因子抑制昆虫取食行为的分子机制未知。实验室研究发现，注射硫激肽能够抑制褐飞虱取食，而沉默编码硫激肽的基因后能够增加其取食量，饥饿的褐飞虱取食水稻后，会分泌硫激肽从而抑制其取食行为。有趣的是，硫激肽可负责调控甜味受体基因的表达，从而抑制甜味感受。进一步在模式昆虫黑腹果蝇中研究发现，饱腹能够提高硫激肽表达神经元的活性，而激活硫激肽表达神经元能够抑制果蝇对甜味的反应，硫激肽受体亦部分表达于果蝇甜味感知神经元中。
农学院多倍体团队揭示多倍体植物形成和进化中的遗传和表观遗传调控机制
多倍体化(全基因组加倍)在自然界中广泛分布，是许多植物和部分动物进化和多样性形成的重要驱动力。异源多倍体不但加倍基因组，同时也固定了种间的杂交优势，通常表现出更强的生长优势，更好的环境适应能力。
但异源多倍体必须克服种间杂交引起的“基因组冲击”(Genomic Shock)；有些多倍体植物如油菜表现出亚基因组之间的交换，而另一些多倍体植物如棉花和拟南芥的亚基因组却比较稳定，并在进化中逐渐建立起自身适应性和选择优势，但这种多倍体植物的不同进化机制仍不清楚。
近日，南京农业大学多倍体研究团队在Nature Ecology & Evolution上发表了题为Concerted genomic and epigenomic changes accompany stabilization of Arabidopsis allopolyploids的研究论文，绘制了天然的异源四倍体拟南芥A. suecica和人工合成的异源四倍体拟南芥Allo738的高质量基因组，并解析了异源多倍体植物进化过程中的遗传和表观遗传调控机制。
植保院叶永浩教授团队在乙烯荧光探针研究方面取得重要进展
乙烯是一种重要的气态植物激素，不仅参与种子萌发、细胞生长、果实成熟、种子传播等多种植物生长发育过程，还在抵御病原物等外界胁迫因子的免疫反应中起着重要作用。尽管乙烯生物合成及信号转导已被广泛研究，但许多生化机制仍不清楚。目前，检测乙烯常用的气相色谱法、光声光谱法、电化学法等成本较高，且缺乏实时监测能力。因此，开发一种快速实时监测乙烯的方法，对于乙烯生物学研究具有重要意义。
近日，化学领域的国际顶级期刊Angewandte Chemie International EditionHot Paper形式在线发表了我校植保学院叶永浩教授团队完成的题为An Activity-Based Sensing Fluorogenic Probe for Monitoring Ethylene in Living Cells and Plants的研究论文。该研究报道了一种可快速、灵敏地监测植物内源性乙烯的新型香豆素乙烯荧光探针（coumarin-ethylene probe, CEP），为开展乙烯生物学研究提供了一种新的工具。
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研究团队基于金属铑与苯氧乙酰胺配位活化邻位碳氢键的反应原理，首次发现了在醇溶剂参与的条件下，苯氧乙酰胺可与乙烯发生碳氢活化反应。作者首先对该反应的条件和底物进行了探索和优化，进一步利用反应中间体，引入香豆素发色团，设计了一种含Rh(III) 配合物的乙烯荧光探针（CEP-1）。探针中铑的存在可以淬灭香豆素的荧光，在10%乙二醇溶液中与乙烯反应后生成CEP-ET，可重新恢复荧光。反应产物具有较好的水溶性和稳定性，可用于生物体内乙烯的检测。
农学院多倍体团队揭示玉米自交衰退的表观遗传调控机制
1876年，Darwin首次提出了自交衰退现象。与杂种优势相反，自交衰退是指连续多代自交引起生长势、繁殖能力和产量下降的一种现象，在自然界中普遍存在。比如，动物间近亲繁殖会产生疾病。目前解释自交衰退的遗传假说认为，自交纯合性的增加会引起隐性有害基因的暴露和超显性位点的丢失，从而引起自交衰退。然而很多现象与该假说不符，例如，连续自交10代遗传上基本纯合的玉米系，继续自交仍然会引起产量持续降低，而杂交可以恢复部分优势。这些研究表明遗传学理论无法完全解释自交衰退。自花授粉拟南芥自交衰退不明显，然而其甲基化相关基因的突变体在自交过程中表现出明显的表型衰退。研究发现动、植物的自交或近亲繁殖会引起DNA甲基化增加。有趣的是，利用甲基化转移酶抑制剂5-氮杂胞苷（5-aza-2’-deoxycytidine）处理自交衰退的蓝盆花会消除其部分衰退现象。这表明DNA甲基化在自交衰退过程中可能扮演了极其重要的角色，尤其在缺少遗传多样性的群体中。
玉米是异花授粉植物，杂交育种产生典型的生长和产量优势，而自交（授粉）导致严重的衰退现象。虽然玉米杂种优势在农业生产中广泛利用，但是自交衰退的机理很不清楚。近日，南京农业大学多倍体杂种优势研究团队在Science Advances上发表了题为An epigenetic basis of inbreeding depression in maize的研究论文，揭示了玉米自交衰退的表观遗传调控机制。
该研究通过比较玉米不同世代自交群体在第7-第11代（S7-S11）之间，以及自交群体S11与随机交配群体M11之间的生长势和DNA甲基化变化，发现自交衰退过程中伴随着基因上下游CHH甲基化的升高。而自交引起的DNA甲基化增加的区域富集Teosinte branched 1/Cycloidea/Proliferating（TCP）结合位点TBS和调控染色可及性的元件。
相应的，自交衰退过程中这些DNA甲基化升高的区域表现出染色质可及性的降低，以及两个抑制性组蛋白修饰H3K27me2和H3K27me3水平的增加。TCP调控的线粒体、叶绿体和核糖体功能相关基因在DNA甲基化增加的基因中显著富集，并且这些基因的表达随着DNA甲基化升高而降低。
有趣的是，随机杂交能够逆转这些自交诱导的高甲基化和TCP调控基因表达的下降，从而恢复生长势。随后，作者利用凝胶阻滞分析（EMSA）、DNA亲和纯化定量（DAP-qPCR）以及基于CMV-VIGS载体的病毒侵染实验，证明了玉米自交诱导的启动子区域的高甲基化会影响ZmTCP蛋白的结合，影响其下游基因的表达，从而表现出生长势的降低。
园艺学院滕年军教授团队在植物远缘杂交胚胎败育的分子机制解析方面取得系列新进展
植物远缘杂交是杂交育种的一种方式，指不同种间、属间植物甚至亲缘关系更远的物种之间的杂交，已在农作物新品种培育方面发挥了巨大作用。然而，与近缘杂交相比，远缘杂交亲本遗传背景差异更大，更容易出现杂交生殖障碍和导致杂交失败。迄今，许多技术广泛用于克服远缘杂交生殖障碍，如特殊授粉、幼胚拯救等，但很多情况下效果并不明显。
近日，南京农业大学滕年军教授团队分别在园艺学与植物学期刊Horticulture Research和Journal of Experimental Botany上发表了题为The transcription factor CmLEC1 positively regulates the seed-setting rate in hybridization breeding of chrysanthemum和A novel ERF transcription factor, CmERF12, negatively influences chrysanthemum embryo development的最新研究成果。
两篇研究论文背靠背地解析了植物胚胎发育正调控转录因子CmLEC1和负调控转录因子CmERF12在菊花远缘杂交中胚胎发育的分子机制，并且发明了一种全新的克服植物远缘杂交生殖障碍的方法。
两篇论文从正反两方面解析了CmLEC1 和CmERF12调控胚胎发育的分子机制，丰富了植物转录因子调控胚胎发育的理论知识。更为重要的是，研究中采用基因工程技术对调控胚胎发育的单个关键基因进行操作，就可提高远缘杂交结实率，这为克服其它农作物远缘杂交生殖障碍提供了一种全新的方法和思路，具有重要的应用前景。