原标题：华中农大近期科学研究进展

　　发表绿色超级稻功能基因组学研究综述

　　近日，华中农业大学张启发院士领衔的绿色超级稻项目团队在国际学术刊物Molecular Plant在线发表了题为“从绿色超级稻到绿色农业：收获功能基因组研究的承诺和希望”的综述性文章。该文总结了绿色超级稻的理念、育种策略、关键技术体系和发展历程，阐述了整合丰富的遗传资源、有利的功能基因、精确的基因组育种技术以培育绿色超级稻的实践，介绍了绿色超级稻推广应用的重大成果及其对全球作物生产与农业可持续发展的积极影响，提出了今后作物育种的新目标和新范式。

　　“绿色超级稻”是我国科学家针对粮食安全与资源环境的突出矛盾等严峻形势，提出的水稻育种与生产的新理念，该理念倡导“高产高效、生态安全”的生产模式。绿色超级稻所指的绿色性状是指抗病虫、节水抗旱、抗逆、养分高效利用等特性，这些性状有利于建立“资源节约和环境友好”的农业生产体系，能够实现生产上“少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产”的目标。

　　随着丰富的水稻种质资源和功能基因组学研究的快速发展，特别是越来越多的水稻基因组测序（或重测序）的完成，科学家已经成功地鉴定分离到超过3800个控制水稻重要性状的基因。大量绿色性状基因的等位变异和功能差异的发掘与利用，极大地推进了绿色超级稻的研究和育种技术的发展。

　　该文梳理了绿色超级稻的基因组选择育种的两个关键技术体系。一是以高通量测序技术和育种芯片为核心的全基因组选择技术体系。该技术体系不仅用于基因组背景选择，而且还可应用于育种印迹鉴定、品种系谱溯源以及全基因组关联分析等研究。二是目标基因选择技术体系。基于种质资源和功能基因组学的研究成果，筛选育种供体和待改良品种，明确目标基因的序列变异和功能差异，开发目标基因的功能标记和紧密连锁标记；应用基因组育种选择技术结合回交育种等程序，将供体亲本中携带特定的目标等位基因转移到待改良的品种中，创建系列绿色性状基因的新品系；按不同地域的生产要求，根据基因组信息，设计杂交方案聚合多个有利基因，培育综合性状优良的绿色超级稻新品种。

　　该文系统整理了自张启发院士2005年提出“绿色超级稻构想”以来，绿色超级稻培育和应用的重大成果。在国家高技术研究发展计划（2010至2018年）、比尔和梅林达·盖茨基金会（2008年至2018年）等项目的大力支持下，国内外近60家科研院所、企业和育种单位联合承担了该项目的研究。截止2018年项目结题时的统计，绿色超级稻项目培育出具备绿色性状的（如抗病虫、养分高效利用等）水稻新品种66个，根据项目专家委员组制定的标准认定的绿色超级稻品种41个，绿色超级稻品种在我国和“一带一路”沿线国家累计推广3亿多亩。2018年，“绿色超级稻”入选中共中央宣传部等单位举办的“伟大的变革—庆祝改革开放40周年”大型成果展览。2019年，农业农村部颁发“水稻、玉米、小麦、大豆绿色品种指标体系”，明确指出“少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产”是我国农作物今后主要的育种目标和方向。2021年，第26届联合国气候峰会把“绿色超级稻”作为“迎接2050挑战”，建立低碳、适应气候变化的食品生产系统的推荐科技方案。绿色超级稻的培育与推广应用为我国和世界粮食安全做出了积极贡献，对全球农业绿色发展战略和政策发挥了重要影响。

　　文章最后提出，为了满足消费者日益增长的对美好生活的需求和作物生产适应气候变化影响的要求，作物育种目标需要改变，由单一追求产量向追求产量和质量并举的方向转变，全面提升稻米的品质，培育绿色营养优质的水稻品种，提供对人类和地球都健康的产品。改变育种范式，从传统的育种模式向基因组育种模式转变，推动作物育种向精准、高效和设计方向发展。

　　华中农大植物科学技术学院余四斌教授、国际水稻研究所Jauhar Ali教授为该论文共同第一作者，上海农业生物基因中心罗利军教授、安徽农业大学黎志康教授、华中农大张启发院士为该论文共同通讯作者。

　　原文链接：

　　https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.12.001

　　解析壳寡糖增强鱼类体液免疫的细胞和分子机制

　　近日，华中农业大学水产学院张永安教授团队以草鱼为研究对象，解析了壳寡糖诱导鱼类B细胞分化并产生天然IgM，从而增强鱼类体液免疫的细胞和分子机制。相关研究成果在Carbohydrate Polymers上发表。

　　壳寡糖（Chitosan Oligosaccharide，COS）是由2-10个氨基葡萄糖经β-1, 4糖苷键连接而成的功能性低聚糖，来源于虾蟹壳，纯天然、无毒害、分子量小、水溶性高、易被机体吸收利用，可作为饲料添加剂显著提高畜、禽、水产动物的免疫力和抗病力并促进动物生长。然而，早期的研究多聚焦于壳寡糖对动物先天性免疫细胞（如巨噬细胞和树突状细胞）的激活，很少关注壳寡糖对适应性免疫细胞（如B细胞）的活化作用。

　　壳寡糖增强草鱼体液免疫的细胞和分子机制

　　为了探究鱼类B细胞活化及抗体产生机制，张永安团队首先制备了草鱼IgM重链的单克隆抗体，发现健康草鱼中存在两类IgM+ B细胞亚群，即IgM+ B淋巴细胞和IgM+ 髓样细胞。其中，IgM+ 髓样细胞被进一步鉴定为类似于哺乳动物的浆细胞，且重组表达的CD40L和IL-21能够协同促进IgM+ 浆细胞的生成和IgM的分泌表明鱼类B细胞能够被相关信号分子显著诱导分化。基于此，研究进一步发现壳寡糖能够与B细胞表面的甘露糖受体（MR）和整合素（Integrin）结合而激活下游的信号通路，最终强烈诱导草鱼脾脏IgM+ B淋巴细胞增殖分化为IgMlo和IgMhi B细胞亚群，其中IgMlo B细胞被证实是一类膜表面低表达IgM，能够分泌天然IgM的浆母细胞。活体实验进一步证实，壳寡糖诱导增殖的IgMlo浆母细胞可以从脾脏迁移到血液，大量分泌能够靶向病原相关分子模式（PAMP）的天然IgM，从而提高鱼体的抗病力。研究首次揭示了壳寡糖增强鱼类体液免疫的细胞和分子机制，为壳寡糖在鱼类养殖业中的应用提供了有力的理论支撑。此外，研究还进一步明确了鱼类B细胞的先天性免疫属性，且为研究鱼类B细胞的分化提供了良好的模型。

　　华中农业大学博士生王杰为论文的第一作者，张永安教授和张旭杰副教授为论文的共同通讯作者。

　　原文链接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861721014600

　　发布新型微生物菌剂钝化重金属镉及增强土壤健康研究成果

　　近日，华中农业大学生命科学技术学院、农业微生物学国家重点实验室王革娇教授领衔的环境微生物课题组在国际学术期刊Journal of Hazardous Materials发表了关于假单胞菌菌剂对重金属镉污染钝化的最新研究成果，阐明了假单胞菌菌剂通过新型镉结合蛋白去除镉的分子机制及菌剂对促进植物和土壤健康与降低镉含量的积极作用。

　　该课题组从镉污染农田土中分离鉴定了一株镉抗性细菌假单胞菌B7，该细菌培养后可完全去除溶液中的镉离子。采用差异蛋白质组学分析技术，镉离子能够显著激活一种碳酸酐酶的表达，命名为CadW。通过体内与体外实验证明了该蛋白能够提高细菌对镉离子的抗性，且能够与镉离子特异性结合从而将镉离子固定在细胞内部，其中123位的组氨酸为其保守的镉离子结合位点。将该微生物菌剂结合化学修复剂硅酸盐应用于镉污染白菜盆栽实验中，发现该微生物菌剂结合硅酸盐可以有效的钝化土壤中的镉，减少植物对镉离子的吸收，使白菜地上部分镉含量下降了34%，达到了安全可食用范围。植物酶活与土壤酶活分析，发现该混合菌剂可以缓解化学修复剂硅酸盐对植物和土壤的不利影响，具有增强植物与土壤健康的作用。

　　该课题组阐明了细菌中一种新型的镉钝化机制，从酶学角度探究了微生物对恢复土壤和植物健康的重要作用。其研究结果为理解微生物介导的环境中镉钝化迈出了重要的一步，为微生物菌剂在镉污染修复中的作用提供了重要理论价值和应用潜力。

　　华中农业大学生命科学技术学院武士娟博士为第一作者、王革娇教授与史凯祥副研究员为共同通讯作者。

　　原文链接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389421028880