华中农业大学近期发表多篇高水平文章

近日，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室、动物医学院申邦教授团队在人兽共患寄生原虫——弓形虫的营养代谢机制研究方面取得重要进展。该团队发现定位于弓形虫顶质体的一类全新的丙酮酸转运蛋白（Apicoplast Pyruvate Carriers, APCs），并解析其生物学功能，为抗弓形虫药物研发提供了新的靶标。研究结果以“ A pyruvate transporter in the apicoplast of apicomplexan parasites”为题在国际学术期刊 PNAS 上发表。

研究成果在PNAS上在线发表

弓形虫属于顶复门，是一种单细胞真核生物，能够引起弓形虫病。该人畜共患病导致孕妇和孕畜的流产、畸形胎儿及免疫缺陷病人的死亡，对世界公共卫生和动物健康养殖产生巨大威胁。作为真核病原微生物，弓形虫除了拥有真核细胞典型的细胞器结构和生物膜系统外，还具有一种独特的细胞器——顶质体。顶质体拥有活跃而复杂的代谢活动帮助虫体完成胞内寄生，它与叶绿体相似，均被认为是由“内共生”事件演化而来，但与叶绿体相比，它失去了光合作用的能力，并且拥有4层生物膜结构。该细胞器是弓形虫体中重要的代谢场所，其活性对弓形虫在人和动物体内建立感染十分重要，因此被视为抗弓形虫药物开发的良好靶标。

领域内传统观念认为，顶质体中的丙酮酸是由PYK2（丙酮酸激酶2）催化PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)产生。该团队通过前期研究发现：PYK2并非顶质体中丙酮酸的主要来源，缺失后并不影响虫体的生长与毒力，暗示顶质体中的丙酮酸供应可能主要来自虫体细胞质（mBio, 2019）。但顶质体拥有4层膜包裹的特殊结构，它是如何使丙酮酸从细胞质进入其中的呢？寻找能将丙酮酸运送到顶质体的转运蛋白是本项研究解决的主要科学问题。

图1 顶质体丙酮酸转运蛋白的筛选鉴定

丙酮酸转运蛋白的研究是代谢领域的重点和难点。经过近半个世纪的研究，科学家仅发现两类定位于细胞器的丙酮酸转运蛋白——它们分别定位于线粒体( Science ,2012)和叶绿体( Nature ,2011)。弓形虫体内存在真核细胞中保守的线粒体丙酮酸转运蛋白（MPC），但是没有与叶绿体丙酮酸转运蛋白（BASS2）同源的蛋白。因此本研究利用蛋白临近标记技术筛选潜在的顶质体丙酮酸转运蛋白（图1），最终发现两个定位于弓形虫顶质体膜上的丙酮酸转运蛋白（apicoplast pyruvate carrier, APC），通过相互结合共同发挥转运胞质中丙酮酸进入顶质体基质的功能。借助CRISPR/Cas9基因编辑技术敲低APC后，对弓形虫顶质体的完整性及其代谢活性产生重要影响，最终导致虫体生长停滞。通过序列比对发现，APC与目前已知的细胞器丙酮酸转运蛋白MPC、BASS2均没有氨基酸序列上的同源性，是一类全新的丙酮酸转运蛋白。APC在虫体代谢和生长中起关键作用，并且仅存在于弓形虫等含有顶质体的寄生原虫中（图2），宿主细胞不编码同源蛋白。这些特征使其具有成为新型抗寄生虫药物靶标的潜力。

图2 顶质体丙酮酸转运蛋白在顶复门原虫中的分布

陈谱、陈玉坤、夏宁波为该文章的共同第一作者，申邦教授为通讯作者。华中农业大学动物医学院博士研究生范柏林、牛志鹏、何政明、厦门大学生命科学学院博士后王旭参与本研究，厦门大学生命科学学院袁晶教授，德国柏林洪堡大学生命科学学院、印度Birla 科技学院Nishith Gupta教授对本研究提供重要指导意见和建议。

论文链接：

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38865262/

近日，华中农业大学园艺林学学院、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室邓秀新院士团队在 The Plant Journal 在线发表了题为“Adventitious embryonic causal gene FhRWP regulates multiple developmental phenotypes in citrus reproduction”的研究论文。本研究解析了柑橘无融合生殖形成的染色质可及性和转录调控网络，鉴定了FhRWP参与柑橘生殖发育过程和调控细胞命运转变的功能，拓宽了柑橘无融合生殖的调控网络，为柑橘种质创新和利用奠定了坚实基础。

芸香科柑橘类果树是世界经济产值最高的果树之一。经过近二十年的快速发展，我国柑橘产业规模已经位居世界首位，产量约占世界的1/3。目前，我国柑橘新品种选育主要通过芽变和实生选种获得，约占88.5%，而利用杂交育种手段获得的新品种只占比7.38%。造成这一现象的主要原因是柑橘中广泛存在的无融合生殖现象（apomixis），也被称作多胚（polyembryony）。柑橘的多胚（也称为珠心胚）由珠心组织发育而来，其干扰合子胚发育而导致杂种获得率低，严重阻碍柑橘杂交育种进程。但另一方面，无融合生殖后代在遗传上与母本完全相同，通过无融合生殖固定杂种优势具有广阔的应用潜力。因此，阐明柑橘无融合性状的调控机制，不仅有利于柑橘种质资源的有效利用，也为农作物杂种优势的利用提供思路。

柑橘是研究珠心胚的模式植物，正向遗传学鉴定柑橘属和金柑属中由单一显性基因RWP控制，但其调控机制尚未完全解析。本研究以短童期山金柑（Fortunella hindsii）为研究对象，探究了珠心胚形成过程中染色质的可及性，发现参与再生/细胞命运转变的基因在多胚（无融合生殖类型）山金柑中相较于单胚（有性生殖类型）表现出更高的开放程度。此外，在多胚山金柑FhRWP启动子的MITE转座子区域中观察到更高的染色质可及性水平，且具有链特异性。RNAi和CRISPR-Cas9基因编辑实验表明，下调FhRWP表达水平导致珠心胚数量发生降低，而敲除FhRWP可导致腋芽部位发育异常，花分化能力几乎丧失。单胚柑橘品种本身难以诱导获得胚性愈伤组织，本研究发现FhRWP过表达具有诱导单胚山金柑茎段产生胚性愈伤组织的能力，表明FhRWP具有促进细胞命运向胚性转变的能力。

综上所述，本研究构建了RWP在不定胚形成过程中的调控网络，揭示了RWP在柑橘生殖发育过程中的多效性，为加速柑橘育种与遗传转化提供了研究基础。

华中农业大学园艺林学学院邓秀新院士为该论文的通讯作者，博士生宋谢天和已毕业博士王楠（现中国农业科学院农业基因组研究所博士后）为该论文的共同第一作者。华中农业大学叶俊丽副研究员、柴利军教授为该研究提供了重要指导，华中农业大学博士生周银、田啸宇、徐强教授、张飞教授、伍小萌教授和谢宗周高级工程师也参与了本研究工作。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16870

吉林白城盐碱地上种植的“华油杂62” （刘涛 摄）

近日，华中农业大学在油菜育种及推广方面取得重要进展，多个品种连续多年占全国油菜主推品种数20%以上。

据傅廷栋院士介绍，2022年至2024年，在农业农村部确定的全国油菜主推品种中，华中农业大学育成的品种连续3年占20%及以上。其中，2022年主推品种21个，华中农业大学华油杂62、华油杂62R、华油杂50等3个品种入选；2023年主推品种10个，华中农业大学培育的华油杂62、华油杂50 等2个品种入选；2024年主推品种10个，华中农业大学华油杂62、华油杂50等2个品种连续入选。