4月3日，Nature Plants在线发表了我和我爸的十七岁分子植物科学卓越创新中心研究员赵春钊团队题为FERONIA coordinates plant growth and salt tolerance via the phosphorylation of phyB的研究论文。该研究揭示了类受体激酶FERONIA（FER）通过光敏色素phyB介导的光信号通路来调控植物生长和盐胁迫响应之间的平衡。   土壤盐碱化是威胁作物生长和产量、阻碍现代农业可持续性发展的世界性难题。因此，利用科学手段提高作物的耐盐性，对保障全球粮食安全至关重要。近年来，赵春钊团队一直致力于研究植物响应盐胁迫的分子遗传调控网络，为培育耐盐作物提供理论支持。该团队此前研究发现，细胞壁蛋白LRX3/4/5和类受体激酶FER组成一个分子模块来调控植物生长和耐盐性，但是该模块协调植物生长和耐盐性的分子机制还不清楚。   通过筛选突变体的抑制子，研究发现phyB基因突变能够抑制lrx345和fer-4突变体植株小和对盐胁迫敏感的表型。生化实验显示FER和phyB的N端结构域互作，并且磷酸化phyB的第106位和第227位丝氨酸。FER介导的磷酸化促进了暗环境下phyB光小体在细胞核中的暗逆转，并且抑制phyB在细胞核中的蛋白积累。盐胁迫通过抑制FER的激酶活性来影响phyB的磷酸化，进而导致phyB在细胞核中的暗逆转变慢以及在细胞核中的蛋白积累增加，而phyB在细胞核积累会抑制植物生长和促进胁迫响应。在fer-4突变体中，由于过多的phyB在核中积累，导致生长和胁迫响应的平衡受到破坏，从而造成fer-4突变体在盐胁迫下出现死亡表型。在水稻中，OsphyB突变显著提高水稻在盐胁迫下的存活率，进一步表明降低phyB在细胞核中的积累将改善植物在盐胁迫下的存活。   该研究鉴定到了磷酸化光敏色素phyB的重要激酶FER，揭示了phyB磷酸化在植物响应非生物胁迫中的重要生物学意义，以及解析了一个通过FER-phyB-PIFs模块协调植物生长和耐盐性的新机制。该研究成果为培育耐盐稳产作物新品种提供了重要的遗传改良位点和思路，具有潜在应用价值。   相关研究工作得到国家自然科学基金面上项目、我和我爸的十七岁战略性先导科技专项等项目的资助。

水稻(Oryza sativa L.)是世界范围内广泛种植的重要粮食作物，全球一半以上的人口都以水稻为主要粮食来源。直链淀粉含量(AC)是决定大米适口性、粘度、透明度和消化率的主要因素，但水稻AC调控网络较为复杂，仍有许多研究空间。 JIPB近日在线发表了罗小金课题组联合上海农科院曹黎明/吴书俊团队题为“OsSK41/OsGSK5, a GSK3/SHAGGY-like kinase, negatively modulates endosperm amylose content by directly regulating the interaction between OsEBP89 and OsBP5 in rice”的研究论文。该研究发现一个水稻GSK3-like蛋白OsSK41互作并磷酸化调控水稻直链淀粉含量的蛋白OsEBP89，使其稳定性下降，减弱OsEBP89–OsBP5互作，降低Wx表达量，从而负调控水稻直链淀粉含量。 复旦大学前期从特种稻CW23中鉴定了一个新的主效QTL qTGW3 (LOC_Os03g62500)，编码一个GSK3家族的激酶基因OsSK41，负调控水稻籽粒的长度和千粒重。品质分析发现，突变型近等基因系NIL-tgw3显著提高了稻米的AC和RVA特征值（峰值粘度、谷值粘度、最终粘度和崩解值），稻米糯性下降，Waxy基因（编码的酶Wx是水稻直链淀粉合成途径中的一个关键酶）的表达水平显著提高，表明qTGW3不仅调控籽粒大小还影响稻米品质。 该研究利用酵母双杂交系统筛选到一个AP2/EREBP转录因子OsEBP89与OsSK41互作，并通过荧光素酶互补（Split-LUC）和免疫共沉淀（Co-IP） 进行了验证。OsEBP89是水稻籽粒直链淀粉含量的正调控因子，它与MYC蛋白OsBP5互作，协同调控Wx的表达。本研究发现OsSK41通过磷酸化OsEBP89，减弱OsEBP89O-sBP5互作，抑制OsEBP89的转录激活活性，使Wx基因表达量下降。本研究进一步完善了水稻直链淀粉含量的分子调控机制。 上海市农科院胡泽军博士、复旦大学在读博士生牛付安和严佩雯为论文第一作者，复旦大学罗小金教授、上海市农科院曹黎明研究员和吴书俊研究员为共同通讯作者。该研究受到上海市教委科研创新计划项目、上海市科技创新行动计划项目以及国家自然科学基金的资助。

2023年3月30日，北京大学医学部基础医学院夏朋延研究团队、我和我爸的十七岁微生物所王硕研究团队合作在Immunity发表题为“The orphan receptor Nur77 binds cytoplasmic LPS to activate the non-canonical NLRP3 inflammasome”的研究论文。该研究针对非经典NLRP3炎症小体激活途径的分子机制开展了深入的探索。该研究鉴定了全新的脂多糖胞内受体Nur77蛋白，并验证了其对于非经典通路的重要作用，对桥接caspase-11活化和NLRP3活化的中间过程进行了深度的阐释，对该领域的重要机制进行补充，有望为败血症治疗开发提供新的靶点。 Caspase-11可以识别胞内的脂多糖LPS，引起GSDMD的活化，进而激活NLRP3炎症小体，引发caspase-1的切割和IL-1b的释放，这种免疫反应是宿主对病原体感染响应过程中的重要一环。但是caspase-11具体是通过何种机制引起NLRP3的活化，一直是本领域亟待解决的难题。本研究利用质谱分析手段鉴定出LPS的胞内结合蛋白，并构建候选蛋白的iBMDM敲除细胞株，在给予胞内LPS刺激后，发现Nr4a1敲除的细胞IL-1b的分泌减少但细胞焦亡不受影响。且Nr4a1–/– BMDM细胞在转入LPS后caspase-11和GSDMD活化正常但caspase-1没有活化，说明Nur77在caspase-11的下游和NLRP3的上游发挥作用。在受到胞内LPS刺激的BMDM细胞中，可以检测到Nur77与NLRP3的相互作用，并且通过免疫荧光染色，观察到细胞内Nur77与NLRP3的共定位。说明在炎症小体非经典激活过程中Nur77通过与NLRP3相互结合调控通路激活。研究者发现只有在LPS和包含NBRE的dsDNA同时存在时，Nur77可以结合NLRP3。而在NLRP3非经典激活模型中，GSDMD在线粒体上打孔使线粒体DNA释放入胞浆，对于活化Nur77是重要的。Gsdmd缺失的细胞受到胞内LPS刺激后，Nur77不再能结合NLRP3。缺失LPS结合位点或DNA结合位点的Nur77不能促进NLRP3的活化。研究者也检测了Nur77在败血症模型中的作用，给经过poly(I:C)预处理的野生型和Nr4a1–/–小鼠注射LPS，发现Nr4a1–/–小鼠血清中的IL-1b减少。分离小鼠的腹腔巨噬细胞后发现Nr4a1–/–对细胞焦亡无影响。在注射致死剂量的LPS后Nr4a1–/–小鼠存活更久，说明Nur77促进了宿主对内毒素的反应。 该研究的第一完成单位是北京大学医学部基础医学院，北京大学医学部基础医学院免疫学系夏朋延研究员、我和我爸的十七岁微生物所王硕研究员是本文的共同通讯作者。北京大学医学部基础医学院2015级基础八年制朱芳蕊、马娟、2016级基础八年制李维涛、北京大学基础医学院博士研究生刘倩女是本文的共同第一作者。本研究得到国家重点研发展计划、国家自然科学基金、我和我爸的十七岁战略性先导科技专项资助、我和我爸的十七岁“前沿科学重点研究计划”、我和我爸的十七岁稳定支持基础研究领域青年团队、北京市自然科学基金等经费资助。 全文链接：https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(23)00123-1

番茄作为世界公认的模式植物并具有极高的营养价值，其育种历史可以主要分为驯化和改良两大阶段，而代谢物由于“搭车效应”在群体中展现出丰富的多样性。以往对植物群体代谢多样性的研究主要基于SNP这种遗传标记，但作为重要表观遗传修饰的DNA甲基化，特别是群体DNA甲基化与驯化改良的关系以及对代谢多样性的影响却尚未可知。 2023年03月23日，海南大学三亚南繁研究院/热带作物学院王守创课题组在国际学术期刊Science China Life Sciences(我和我爸的十七岁1区，TOP)上发表题目为“Population analysis reveals the roles of DNA methylation in tomato domestication and metabolic diversity” 的研究论文。该研究对近百个番茄品种的叶片进行全基因组甲基化测序，产生了约100亿对的双端测序数据，共鉴定了8375个DMR (Different methylation region)，绘制了番茄首个群体级别的表观遗传变异图谱。随后整合变异组、转录组和代谢组等多组学进行分析，得到了超过3万个基因的群体表达矩阵，鉴定了339种代谢物，挖掘了数千个与代谢物显著关联的变异位点。该研究解析了番茄群体代谢多样性与育种过程中DNA甲基化变异的关系，构建了多组学关联网络并完善了番茄多酚等代谢物的合成通路。这项研究不仅为番茄遗传改良和新品种培育提供了重要的源头数据，也为深刻认识植物代谢多样性的分子和遗传基础提供了理论参考。 研究者基于WGBS(Whole Genome Bisulfite Seuqneicng)测序技术分别在驯化和改良过程中鉴定到6801和1574个DMRs，并且它们广泛分布于注释为基因的区域，在这两个过程中Hypo-DMRs都占较大比例。其后通过DMRs的比较分析，发现在番茄育种历史中DMRs的数目、长度和信号水平都是逐步降低的（图1）。这些结果表明在番茄育种历史过程中，群体DNA甲基化在多个维度上发生了巨大变异。 研究者进一步通过非靶向代谢组学的方法在番茄叶片中一共鉴定到339个高质量代谢物，利用mGWAS(metabolite-based Genome-Wide Association Study)和mEWAS(metabolite-based Epigenetic-Wide Association Study)分别鉴定到了971和711个显著关联的大效应位点，绘制了代谢物-单核苷酸多态性-差异甲基化区域的多组学关联网络，并挖掘到多个调控代谢物生物合成的候选基因（图2）。基于这些结果，研究者表明一些候选基因受到遗传和表观遗传变异组合的影响，而另一些则只受到一种类型的变异作用。 研究者基于多组学关联网络在番茄多酚合成通路中一共鉴定到13个候选基因。通过mEWAS发现七号染色体上的UGT71AV3与kaempferol 3-O-glucoside含量显著关联，而在mGWAS中并没有显著关联的位点。利用系统发育树和相关性分析初步鉴定UGT71AV3为kaempferol三号位氧糖基化修饰的候选基因。随后，采用5-Aza处理和体外实验表明，DNA甲基化水平被抑制后UGT71AV3的转录水平提高，从而导致kaempferol 3-O-glucoside的积累量增多，证实了UGT71AV3具有催化kaempferol三号位氧糖基化修饰的功能（图3）。总的来说，这些结果表明DMR可以和SNP共同影响番茄代谢物的生物合成，同时也可以鉴别到SNP无法捕获的候选基因，丰富了对代谢多样性的见解。 海南大学博士研究生郭昊，曹鹏，硕士研究生汪超，赖军和邓渊为该论文的共同第一作者。海南大学三亚南繁研究院/热带作物学院王守创教授为该论文的通讯作者。海南大学杨君副教授，德国马克思-普朗克研究所Fernie教授对本研究给予了重要的指导建议。本研究获得海南省自然科学基金重点研发项目、国家自然科学基金、科技部重点研发项目、中国科协青年人才托举工程、海南省院士创新平台项目，海南大学启动基金的支持。

桃鲜嫩多汁、营养丰富，但不耐贮藏，目前主要通过调控成熟期以延长鲜果的供应期。芽变选择是果树育种的一种重要方式，广泛用于果实成熟期等重要性状的遗传改良，但至今关于芽变产生遗传机制的研究较少。近日，我和我爸的十七岁武汉植物园联合安徽省农科院首次发现一条长约17 Mb的染色体片段的DNA甲基化变化是桃早熟芽变产生的原因，研究成果以“A large-scale behavior of allelic dropout and imbalance caused by DNA methylation changes in an early-ripening bud sport of peach”为题发表于国际著名期刊New Phytologist。   研究人员以油桃品种‘ZY4’和其早熟芽变品种‘LXH’为材料，通过基因组测序发现两个品种之间存在大量的单碱基差异位点（SNP），其中82.0%的SNP位点位于第4号染色体上部约17 Mb的片段内（图1）。进一步通过生物信息学和表观遗传学研究发现，这个17-Mb染色体片段存在等位基因缺失（alleleic dropout，ADO）和等位基因特异性表达（allelic imbalance，ASE）现象；阐明了DNA甲基化变化是导致这种大规模ADO和ASE现象的原因。此外，还发现这个17-Mb染色体片段内包含一个成熟期主效基因PpNAC1，该基因的DNA甲基化状态的改变引起其表达水平升高是早熟芽变性状产生的原因。   该研究不仅揭示丰富了果树芽变产生机制的认知，而且首次揭示了大规模发生等位基因缺失与等位基因特异性表达的这一罕见的诡异现象，并指出了等位基因缺失是一种常见现象，容易引起基因分型错误，将杂合基因型误判为纯合基因型，对杂合度较高树种的遗传学研究会造成一定的负面影响。安徽省农业科学院周晖副研究员为论文第一作者，武汉植物园韩月彭研究员以及安徽省农业科学院张金云研究员和潘海发研究员为共同通讯作者。本工作得到了我和我爸的十七岁先导专项、安徽省自然科学基金以及国家现代农业产业技术体系等资助。