全球气候变化对农业生产带来了前所未有的挑战，极端温度和土壤盐碱化等问题日益严重，显著降低了作物产量，威胁着全球粮食安全。因此，深入理解作物耐逆性的遗传和分子机制，对于培育在顺境下高产、逆境中稳产的“环境智能”作物品种至关重要。近年来，关于作物响应环境胁迫的调控网络研究取得了重要进展，这为识别潜在基因靶标并推动基因改造作物的开发，特别是提升作物耐逆性的基因工程研究提供了新方向。特别是基因编辑技术的出现，极大地拓宽了基因工程和分子育种的应用前景，为“环境智能”作物新品种的创制开辟了崭新的可能性。近日，国内多家研究单位相继鉴定并筛选出了协同提高作物抗逆性与产量的关键基因，并深入解析了其调控机制。这些研究成果为育种工作提供了重要的理论支持，助力培育出高产高抗的作物新品种，同时为应对日益变化的气候条件下的作物栽培提供了创新的思路和解决方案。

黑果腺肋花楸(Aronia melanocarpa)因其观赏价值和经济价值而闻名, 但其系统进化关系仍不明晰。该研究完成了黑果腺肋花楸叶绿体(cp)基因组的测序和分析, 并与13个蔷薇科物种的叶绿体基因组进行了比较分析。黑果腺肋花楸的cp基因组长为159 772 bp, 呈典型的四分结构; 其中大单拷贝区(LSC)长87 810 bp, 小单拷贝区(SSC)为19 200 bp, 中间含有2个26 381 bp的反向重复区(IRa和IRb)。注释到132个基因, 87个蛋白质编码基因、37个tRNA和8个rRNA。还检测到76个简单重复序列(SSR)和50个长重复序列。系统进化分析表明, 黑果腺肋花楸与红果腺肋花楸(A. arbutifolia)的亲缘关系最密切, 与榅桲(Cydonia oblonga)是姊妹支系。该文报道的基因组信息将为进一步研究黑果腺肋花楸的进化、种群遗传分析以及分子育种研究提供新的理论支持。

小檗科十大功劳属是典型的东亚-北美洲际间断分布属, 在北半球新生代地层中有丰富的叶化石记录, 叶结构特征特殊, 易与其他被子植物类群区分, 有潜力成为一个独特的生物代用指标或模式植物, 用于追踪东亚北美物种间断分布格局形成过程。传统分类依据叶结构特征将十大功劳属下分为掌状脉的东方组和羽状脉的西方组。这里, 我们在前人基础上依托详细的叶结构特征将该属进一步细分为东方组下的7个叶片类型(Microphylla类型、Japonica类型、Cardiophylla类型、Bodinieri类型、Polyodonta类型、Fortunei类型和Nervosa类型)和西方组下的6个叶片类型(Chochoco类型、Dictyota类型、Volcania类型、Pumila类型、Lanceolata类型和Aquifolium类型)。新建的十大功劳属叶结构分型体系将有极大潜力服务于该属化石叶的分型及追踪其叶形态演化和洲际间断分布式样的形成研究。

 由于育种目标的差异, 使得东北粳稻(Oryza sativa subsp. geng or japonica)在单产水平上比日本粳稻更具优势, 而日本粳米食味品质则明显优于中国粳米。明确中日粳米间食味品质差异的遗传基础, 对于培育高产优质兼顾的粳稻具有重要价值。以274份中日粳稻为研究材料, 应用质构参数量化食味品质, 并将诸多参数降维后结合全基因组关联分析剖析影响中日粳米食味差异的遗传基础。结果表明, 中日粳稻食味值的显著差异体现在粘力(Adhesion Force, ADF)、第一可恢复形变循环(First Recoverable Deformation Cycle, FRDC)和弹性指数(Elasticity Index, EI)三个质构特征参数上。同时, 食味值与30个质构特性指标相关性分析表明, 24个指标与米饭食味之间具有显著或极显著的相关性。将30个质构特性指标降维为4个可解释群体80%表型变异的主成分。其特征值的全基因组关联分析挖掘到2个影响中日粳米质构特性的主效位点, qFPC4.3与qFPC9.2。本研究从质构角度量化了食味品质的参数, 由此解析了中日稻米食味品质特性差异的遗传基础, 为我国粳稻食味品质遗传改良提供了有价值的遗传信息和理论依据。

水杨酸(SA)是植物免疫的关键防御信号分子。植物SA的定量分析对于SA代谢途径及其生物学功能研究至关重要。高效液相色谱仪(HPLC)和液相-质谱联用仪(LC/MS)是测定SA含量的常用方法, 但难以实现高通量测定。水稻(Oryza sativa)合成代谢途径尚未完全解析, 高效筛选SA相关突变体对于解析其代谢途径具有重要意义。该文针对已有的基于SA生物传感菌株Acinetobacter sp. ADPWH_lux估算SA的分析方法进行改良, 建立了水稻SA高通量估算方法, 对样品采集以及提取过程进行了简化, 省去了样品称重、组织研磨和离心等耗时步骤, 整个操作流程便捷高效。我们利用已报道的水稻SA代谢相关遗传材料证明了该方法的可行性, 同时用该方法筛选钴-60诱变的水稻突变体库, 获得了一批水稻SA含量发生显著变化的突变体, 并利用HPLC法对突变体内源SA进行验证。该方法可用于SA代谢突变体的遗传筛选和SA代谢相关酶的鉴定, 对于水稻等作物的SA代谢及生物学功能研究具有重要应用价值。

菊花品种‘万代风光’(Chrysanthemum ×morifolium ‘Wandai Fengguang’)的色素背景适宜利用分子育种技术调控花瓣铁离子浓度而培育蓝色花，且其在夏秋两季均可开花，也是研究菊花开花期分子调控机理的重要材料，但缺少高效的再生体系和遗传转化体系。本研究以该品种为试验材料，研究不同外植体类型和不同植物生长调节剂组合对其再生的影响，并探究农杆菌介导的遗传转化方法中相关因素对遗传转化效率的影响。研究结果表明：适宜‘万代风光’再生的最适外植体为茎间薄层，最适培养基为MS+1.5 mg·L-1 6-BA+0.6 mg·L-1 NAA，分化率为70.06%，不定芽生成系数为3.37；经过试验确定：茎间薄层分化和不定芽生根的卡那霉素选择压分别为7.5 mg·L-1和5.0 mg·L-1。预培养1天，OD600=0.8，处理5分钟，黑暗共培养3天为遗传转化处理的最佳体系。经过卡那霉素筛选共获得抗性苗15株，PCR鉴定发现2株阳性苗，转化效率为13.33%。本研究为利用这一独特品种资源解析菊花基因功能和进行定向改良的分子育种奠定了基础，为其它菊花品种的再生和转化体系的建立提供了参考。

西印度醋栗(Phyllanthus acidus (L.) Skeels)是一种生长于热带地区的乔木, 兼具食用和药用价值, 开展其组培快繁技术探究, 可促进其资源的持续开发和利用。本研究以西印度醋栗茎尖为外植体材料, 对初代培养、继代增殖培养及生根培养的方案进行了初步筛选。结果表明, 初代培养最适培养基为MS+2.0 mg·L^–1 6-BA+0.2 mg·L^–1 NAA, 外植体诱导萌发率达81.11%; 继代增殖最适培养基为MS+1.0 mg·L^–1 6-BA+0.2 mg·L^–1 IBA, 增殖系数达1.86; 生根最适培养基为MS+1.5 mg·L^–1 IBA, 生根率达83.00%; 炼苗7天后移栽, 移栽基质为珍珠岩、泥炭土、腐殖质=1:1:1 (v/v/v), 成活率为90%。从接种外植体到获得再生植株约90天时间, 为西印度醋栗的资源保护与产业化应用提供了技术支持。

SWEETs是一类新发现的双向糖转运蛋白家族, 其成员广泛存在于各种生物体中并高度保守。在植物中, 不同进化分支的SWEETs成员对转运已糖(葡萄糖、果糖和半乳糖)和蔗糖具有特异性, 通过特定的糖信号转导对生长发育和生理过程产生影响。该文重点综述了SWEETs转运蛋白响应生物和非生物胁迫的功能, 深入分析了SWEETs在转录水平、蛋白翻译后水平响应环境胁迫以及参与激素信号转导过程的调控机制, 旨在为系统揭示SWEET转运蛋白的复杂生物学功能及其作用机制提供新的视角, 为未来植物抗逆研究和高产抗病作物分子育种提供有价值的参考。

功能基因表达是连接基因编码信息与蛋白质产物的一个基本生命过程, 基因表达水平被视为介于基因型与表现型之间的一种数量性状, 在植物应对气候和环境变化时发挥重要作用。本文首先系统评述了植物基因表达调控因子和试验证据, 包括转录因子和小RNA等在基因表达调控中的作用。其次, 探讨了由基因表达数据进行的GWAS分析估计调控因子基因的eQTLs位置以及该方法的局限性。随后从理论上分析了在突变、漂变、选择和迁移过程下的种内基因表达变异与检验方法, 在突变-漂变过程下和在基于系统发育树的漂变-选择过程下的种间基因表达进化与检测方法。最后, 探讨了植物交配系统对基因表达进化的调控, 自交降低了有效群体大小、突变率、基因重组及外源花粉竞争, 改变了配子和合子阶段自然选择功效等, 间接地调控种内基因表达变异和种间基因表达进化。全文综合评述了目前理论和实际研究进展及存在的问题, 这些有助于深入理解植物基因表达调控和进化机制。

高校作为培养高素质人才的重要基地, 承担着推动教育模式革新和培养创新型人才的使命。高校植物科学领域创新型人才传统培养模式存在教学形式与内容陈旧、理论与实践相分离、培养模式不规范、评价体系不合理等结构性短板。学科竞赛作为深化教学改革的重要载体, 在创新意识、创新思维、创新精神及创新素养4个层面, 对学生创新潜能的激发与创新能力的锻炼具有显著的推动作用。该文以浙江师范大学植物学科本科生培养模式为例, 探讨如何将学科竞赛有机融入植物科学领域创新型人才培养模式, 从课程建设、管理体系、师资队伍、激励与评价机制多角度提出具体实施策略, 并展示了育人实践成效, 以期为同类院校植物科学领域创新型人才培养提供借鉴参考。