研究核心发现 - 研究发现禾谷镰孢菌侵染小麦时会诱导寄主组织碱化以增强自身致病力[1] - 小麦穗部天然微生物群落中的寄主酸化型假单胞菌能被招募至感染部位分泌有机酸降低pH值从而抑制赤霉病发展[1] - 该研究揭示了寄主病原体与有益微生物围绕pH值的相互作用机制为作物绿色防控提供了新思路[2] 研究过程与数据 - 研究团队通过小麦穗部微生物群落分析和宏转录组学研究发现假单胞菌属在染病小麦穗部显著富集[7] - 从染病小麦穗部分离的595个细菌菌株中包括196个假单胞菌分离株并从中鉴定出寄主酸化型假单胞菌[7] - 体外实验证实小麦穗部对特定寄主酸化假单胞菌存在选择性促进作用[7] - 田间试验表明寄主酸化假单胞菌菌株能有效防控赤霉病[7] 研究意义与展示 - 该研究发表于Cell子刊Cell Host & Microbe并被选为当期封面论文[1] - 封面图片用镰状图标代表禾谷镰孢菌用红色和蓝色微生物分别代表促进或抑制碱化的假单胞菌菌株形象展示了微生物组驱动的微环境调节如何增强植物防御[6] - 研究展示了通过调控寄主微环境pH值实现作物病害可持续防控的新路径[7]

记者12月1日从南京农业大学获悉，该校植物保护学院教授董莎萌课题组联合中国农业科学院深圳农业 基因组研究所研究员黄三文团队构建出目前规模最大的马铃薯抗病基因资源库，成功克隆了三个新型抗 晚疫病基因，并提出了基因"插件式"抗病育种新策略。相关成果近日刊发在国际学术期刊《自然》上。 马铃薯晚疫病是严重威胁粮食安全的重大病害，每年造成近百亿美元的经济损失。由于晚疫病病原菌致 病疫霉菌变异迅速，现有马铃薯抗病基因已对其逐渐失效，因此亟待挖掘新型抗性基因资源，革新抗病 育种策略。 "基于泛抗病基因组资源，我们成功克隆了三个新型抗晚疫病基因。这些抗病新基因为通过常规育种手 段精准设计马铃薯晚疫病抗性提供了资源支撑。"论文第一作者、中国农业科学院深圳农业基因组研究 所副研究员王路遥说。更具突破性的是，团队提出"结构域插件"育种策略：将野生马铃薯中发现的抗晚 疫病基因的功能结构域"嫁接"到已失效的晚疫病抗病基因R1的末端，使R1可同时识别病原物分泌蛋白 AVR1与AVRbrk1，这成功拓展了R1基因的抗病谱。 "这种'即插即用'的基因设计思路，为快速创制广谱抗病品种提供了全新路径。"董莎萌认为，此项研究 不仅构建了高质量的抗 ...

研究核心观点 - 研究团队构建了包含39211个NLR类抗病基因的马铃薯抗病基因组资源库，这是目前植物界最完整、规模最大的抗病基因资源库[4] - 研究提出了“插件式”抗病育种新策略，通过导入特定结构域来设计抗病性，为培育持久抗病的马铃薯品种开辟了全新路径[3][4][6] - 该策略为解决马铃薯晚疫病这一全球性难题提供了新方案，并为发现抗病基因和抗病基因工程化提供了范式与路径[6] 研究成果与发现 - 成功克隆了Rpi-cph1和Rpi-cjm1两个新的晚疫病抗性基因，并鉴定出通过重金属相关结构域识别病原菌的Rpi-brk1基因[4] - 研究发现将HMA结构域导入马铃薯NLR R1基因能拓宽其抗性谱，验证了结构域“插件”策略的可行性[4] - 资源库基于31个野生马铃薯和21个栽培马铃薯基因组，包括新测序的7个对晚疫病具有强抗性的野生马铃薯基因组，代表了广泛的多样性[4] 行业影响与意义 - 通过杂交马铃薯育种部署抗病基因为防治晚疫病提供了有前景的解决方案[2] - 研究成果发表于国际顶尖学术期刊Nature，显示了其在农业生物技术领域的重要地位[2] - 该研究为粮食安全重大威胁的马铃薯晚疫病防治提供了全新的技术路径和理论依据[2][3]

文章核心观点 - 中国农业科学院与西北农林科技大学联合团队在国际知名期刊《Advanced Science》发表研究成果，首次揭示“TaBZR2-TaPPR13-TaAOR1/TaSIG5”调控模块在小麦抗旱中的关键作用，为破解干旱制约小麦产量难题提供全新理论支撑与育种靶点[2] - 分子育种技术正成为驱动种业创新的核心引擎，仪器信息网策划“分子植物科学”系列网络研讨会第二期《分子育种与种业创新》，汇聚四位专家从基础理论到技术落地全方位呈现分子育种领域最新突破[5] 重大科研突破 - 研究通过全基因组关联分析率先锁定核心转录因子TaBZR2，证实其与小麦耐旱性显著相关，TaBZR2可激活下游叶绿体五肽重复蛋白基因TaPPR13作为干旱胁迫的正向调控因子[3] - TaPPR13能上调ROS清除与脱落酸信号通路相关核基因表达，强化植物抗氧化防御系统，还能与TaAOR1、TaSIG5蛋白直接互作，一方面借助TaAOR1加速ROS解毒，另一方面通过TaSIG5调控叶绿体基因表达，同时启动“逆向信号传导”让细胞核精准适配干旱环境[3] - TaPPR13与TaAOR1的协同作用可介导气孔关闭，减少水分流失的同时保障光合能力，最终让小麦在干旱胁迫下仍能维持产量优势，这一发现填补了小麦PPR蛋白抗旱功能研究的空白[3] 学术会议安排 - 会议定于2025年10月24日举行，主题为《分子育种与种业创新》[6] - 徐兆师研究员将报告《小麦抗旱作用机理及材料创制》，系统解析小麦抗逆分子调控网络，包括MPK3通过ABA受体PYL4平衡耐旱与生长发育的新机制、BZR2转录因子协同调控抗旱与抗病的复杂网络，以及TaWRKY24调控茎基腐病抗性的分子机制，同时分享大豆NF-Y转录复合体响应干旱及BSK1激酶增强耐热性的最新发现[11] - 刘兵研究员报告《组蛋白甲基化修饰调控二穗短柄草春化途径的分子机制》，揭示组蛋白去甲基化酶JMJ1通过去除H3K4me2/me3修饰激活春化基因VRN1的分子通路[13] - 曹帅教授报告《作物驯化的遗传和表观遗传学基础解析与潜在育种利用》，从作物驯化视角解析DNA甲基化在驯化及去驯化过程中的动态规律[15] - 滕希高级技术应用专家报告《从“能用”到“可信”——如何让育种中的qPCR数据精准无误》，聚焦分子育种关键工具qPCR，分享通过实验设计优化、操作规范及数据分析确保基因分型、分子标记辅助选择等场景下数据的准确性与可重复性[17] 技术应用价值 - 小麦抗旱研究成果为培育高抗旱、高稳产小麦新品种开辟新路径，为多抗、高产作物新品种的设计提供理论支撑，助力培育适应极端气候的“超级小麦”[3][12] - 表观遗传调控研究为通过表观遗传手段改良作物适应性开辟新路径，作物驯化研究指导基因编辑、回交渐渗、表观遗传技术等在种质创新中的应用，推动作物“从头驯化”[14][16] - qPCR技术优化解决“数据不可信”痛点，提升育种效率与精准度[17]

合作概述 - SuperQ Quantum Computing Inc 与 Alliance of Bioversity International and CIAT 达成五年战略合作 通过量子及超算技术推动农业研究和植物育种创新 [1] - 合作聚焦开发混合量子算法 以应对全球粮食韧性和安全领域的重大挑战 [1] - 合作初期重点开发量子增强管道 加速针对稻瘟病等主要作物疾病的抗性育种研究 [2] 技术应用与目标 - 利用量子及超算技术显著加速抗病作物的发现与开发 以保护全球粮食供应 [2] - 通过量子计算解锁基因组学和多组学的新见解 帮助植物育种者更高效开发抗逆作物 [3] - 开发专门量子算法用于基因调控网络、基因组学及多组学整合在作物育种中的应用 [7] 合作具体内容 - 合作包含四大关键目标：量子算法开发、培训计划、联合研究试点及知识交流 [3][7] - SuperQ将为联盟及CGIAR合作伙伴提供量子计算应用培训 包括研讨会和加速器计划 [7] - 试点项目从水稻抗稻瘟病研究开始 后续扩展至CGIAR网络内其他作物 [7] 公司战略与定位 - SuperQ致力于 democratize 量子技术 通过解决现实挑战证明其价值 [4] - 公司通过旗舰Super™平台提供先进计算能力 覆盖金融、医疗、物流及国防等领域 [9] - SuperQ总部位于加拿大 在美国、中东及亚洲等关键区域战略布局超级枢纽 [9] 合作伙伴背景 - Alliance of Bioversity International and CIAT 是聚焦农业、环境及营养的全球研究中心网络 [4] - 该联盟隶属于CGIAR全球研究伙伴关系 致力于推动粮食系统转型及气候危机下的创新 [5]

研究背景与意义 - 单个细胞发育成胚胎是生物学中最深刻的进程之一 胚胎通常起源于受精卵 传统观点认为唯有受精卵才具备全能性[2] - 植物中已分化的体细胞在适宜条件下能重新获得全能性并启动胚胎发生 这种现象被称为体细胞胚胎发生 为研究细胞可塑性与重编程提供了宝贵模型[2] - 植物体细胞胚胎发生的精确细胞起源和分子通路是悬而未决的世纪难题 "单个体细胞如何发育成完整植株"被Science列为最具挑战的125个关键科学问题之一[2] 研究团队与发表 - 山东农业大学张宪省 苏英华及荷兰拉德堡德大学须健 北京华大生命科学研究院夏科科作为共同通讯作者 于2025年9月16日在Cell发表研究成果[3] - 研究首次完整揭示了植物单个体细胞通过重编程改变命运最终发育为完整植株的全过程[4] - 该研究破解了困扰科学界百余年的"植物细胞全能性"机制之谜 为作物遗传改良与高效再生提供了全新理论支撑[5] 核心发现与机制 - 研究证实LEAFY COTYLEDON2 (LEC2)使表达SPEECHLESS (SPCH)的拟分生组织母细胞脱离气孔谱系 驱动它们转化为全能的体细胞胚胎起始细胞[7] - 通过时间进程活体成像 单细胞核RNA测序和空间激光捕获显微切割结合RNA测序 揭示了命运分叉点 MMC衍生细胞可分化为保卫细胞或转变为富含生长素的保卫母细胞中间态[7] - LEC2和SPCH协同激活色氨酸氨转移酶-1 (TAA1)和YUC4 建立局部生长素生物合成回路 这对体细胞胚胎起始细胞的特化至关重要[8] - 遗传和启动子分析证实MMC是体细胞胚胎的起源 TAA1/YUC介导的生长素生物合成对于全能性和胚胎发生不可或缺[8] 关键突破点 - LEC2能将体细胞表皮细胞重编程为全能性体细胞胚胎起始细胞[9] - LEC2和SPCH通过靶向TAA1和YUC4共同激活局部生长素生物合成[9] - GMC-auxin中间态标志着气孔细胞从分化向全能性的转变[9] - 转录重编程和生长素信号转导驱动气孔细胞的重编程[9] 研究意义与应用 - 研究首次全面解析了单个植物体细胞重编程形成全能干细胞并再生完整植株的分子机制 在GMC-auxin中间态下大量转录因子形成高度耦合的调控网络激活下游胚胎发生程序[11] - 该研究有助于理解植物细胞发育的根本规律 为精准调控植物再生和定向改良作物性状提供了全新思路与技术工具[11]

农业现代化与科技创新 - 黑龙江省累计建成高标准农田近1.2亿亩 居全国首位 近60%的永久基本农田实现田成方、渠相通、旱能灌、涝能排 [5] - 通过生态修复与农业技术融合改造盐碱地7000多亩 水稻田从3-5亩小块田改为30亩大格田 提升耕地使用率和农机作业效率 [3][5] - "十四五"期间投入治理资金131亿元 治理侵蚀沟3.77万条 有效保护耕地900余万亩 [7] 智能农机装备突破 - 国产高端智能鲜食玉米收割机采用橡胶链条割台 减少玉米碰撞损伤 替代传统人工采摘和改装收割机 [11][13] - 整车实现智能化参数调整 突破国外技术垄断 为粮食安全提供装备支撑 [15] - 多光谱无人机巡田结合人工智能技术 实现水稻长势监测和收获进度判断 [23] 生物技术与数字化育种 - 人工智能育种平台可模拟杂交过程 预测子代性状 使育种从大海捞针转为精准选择 [19][21] - 人工智能育种节省40%成本 快速培育适配特定土地的优良品种 [21] - 100亩大豆试验田种植2600份种质资源 2025年将首次应用人工智能育种平台 [15] 全周期数字化农业管理 - 大数据平台贯穿水稻耕、种、管、收全环节 实现精准施肥、病虫害监测和成熟度判断 [25] - 通过手机即可管理万亩良田 从"靠天吃饭"转向"知天而作"的数字化农业模式 [27] - 秋收初期全省农作物收获133万亩 包括小麦、水稻、大豆等作物 [9]

农业知识产权重要性 - 农业知识产权涵盖植物新品种、地理标志、涉农专利、涉农商标、涉农著作权、涉农商业秘密、涉外农业知识产权等[6][7][8] - 农业知识产权是国家农业发展战略性资源和参与国际竞争的核心要素[13] - 中共中央、国务院2021年印发《知识产权强国建设纲要（2021—2035年）》推动建设农业知识产权强国[10][11][14] 华南农业大学实践成果 - 2016年成立全国农林院校首家校级知识产权研究中心，整合农业农村部测试中心、二级学院专家等资源[21][22][23] - 2019年联合广东省种子协会成立现代种业知识产权服务中心，每年完成十余件农业专利报告[24][25] - 2024年品种权授权数量位居全国农林高校第二，并制定《合水粉葛地理标志品牌管理办法》等地方性法规[26][27][28][29][30][31] - 2025年起草《广州市南沙区促进现代农业高质量发展扶持办法》种业政策，推动南沙种业支持力度达全国领先水平[32][33][34] - 2025年"早巨荔1号"品种权诉讼案被海南自贸港法院列为种业司法保护典型案例[35][36][37] 产学研多维布局 - 开设《农业知识产权》《植物品种DUS测试技术》等本硕课程，支撑种子科学与工程国家一流专业建设[43][44][45] - 参与《植物新品种保护条例》修订，研制岭南特色植物种属国际/国家/行业标准数十项[47][48] - 举办全国农业知识产权论坛、粤港澳大湾区农业知识产权高峰论坛等专业研讨会[56][57] - 结合"世界知识产权日"等节点开展讲座培训，提升行业对植物新品种权、地理标志的认知[49][50][51][53][54][55] 战略发展方向 - 以植物新品种权支撑种业振兴，发展农业专利驱动的创新型经济、农业商标驱动的品牌经济、地理标志驱动的特色经济[58][59]