34植物学报46(3)2011 态研究所国家基因研究中心韩斌研究组与国内外多结构生物学家对植物细胞大分子结构解析的关注,并 家单位合作,对517份水稻品种的14个重要农艺性状取得重要进展。中国科学院生物物理研究所常文瑞院 进行了全基因组关联分析,确定了这些农艺性状相关士研究组解析了高等植物光合膜蛋白——菠菜次要捕 的候选基因位点。该研究首次成功开发出大样本、低光复合物CP29的晶体结构,为深入研究高等植物次 丰度的基因组测序和基因分型方法,为水稻遗传学研要捕光复合物的高效捕光和能量传递,尤其是光保护 究和分子育种提供了重要的基础数据( Huang et al,等能量调节机制提供了结构基础( Pan et al,2011) 2010b)。 Nature Genetics同期发表述评称之为作物国家自然科学基金委员会(NSFC)“植物激素作用机 遗传学研究中里程碑式的工作。在全基因组深度测序理”重大研究计划项目的实施,促使化学家致力于解 方面,中国科学家对野生大豆和栽培大豆( Lam et al.,决植物内源溦素测定这一制约植物激素作用机理研 2010)、优异玉米( Zea mays)自交系( Lai et al,2010)究的瓶颈。多种痕量多衍生物类激素(如独角金内酯、 全基因组进行了大规模的遗传多态性分析,为种质资赤霉素)以及极少量植物材料的激素的鉴定与定量技 源保护和分子育种带来新的科学启示 术取得突破。如武汉大学冯钰锜教授等建立的多种赤 2010年农业生态系统领域的研究进展也值得高霉素及其衍生物同时分析鉴定技术系统解决了我国 度关注。环境污染导致土壤酸化,对农业生产、生态该领域的技术难题。独角金内酯( Lin et a,2009)、生 环境和人类健康构成严重潜在威胁,成为土壤学、生长素( Zhou et al,2010b以及赤霉素( Li et al!,2011) 态学和环境科学领域广受关注的重大问题。中国农业等相关研究工作发表在国际顶级刊物上,标志着我国 大学张福锁研究组对这一问题进行了系统的理论分激素测定技术进入新的时代,必将极大推动我国激素 析,首次全面报道了自20世纪80年代以来我国主要研究领域创新性研究成果的产生。 农田土壤出现显著酸化的现象,并且发现过量施用氮 除了大量原创性研究成果之外,2010年中国科学 肥是导致农田土壤酸化的最主要原因( Guo et al,家还在国际植物科学权威综述性杂志Anua/Re 2010c)。该研究结果为在集约化农业背景下农田土壤 ws of plant bio/oy等上发表了多篇特邀综述文 酸化的风险评估、生态环境效应及其防治对策研究等章,表明越来越多的中国植物学家的工作获得了国际 方面提供了理论指导,使得如何在持续提高作物产量主流学术界的认可和关注。这些研究工作涉及水稻分 的同时,降低氮肥用量、有效减少过量氮素对环境的枝与发育( Nang and Li,2011; Li and chua,2011) 负面影响成为国际农业和生态环境领域所共同面临水稻产量的分子遗传基础和杂种不育( Xing and 的重大科学问题,对我国乃至世界的粮食安全和环境 Zhang.2010; Ouyang et al.,2010b)、植物雌雄配子 安全具有深远影响。在转基因抗虫棉生态安全性评价体发育( Yang et al,2010 C: Shi and Yang,2011)、植 方面,中国农业科学院植物保护研究所吴孔明研究组物组蛋白甲基化( Liu et a,2010b)以及植物数量抗病 继200年在 Science杂志发表论文后又获得了重要进基因( Kou and Wang,2010)等领域。 展。他们以我国华北地区商业化种植Bt棉花为案例, 21世纪的第一个10年是中国植物科学蓬勃发展 系统研究了在长达12年的时间里Bt棉花商业化种植快速提升的10年。在这期间越来越多的中国科学家登 对非靶标害虫盲蝽蟓种群区域性演化的影响(Luet上并活跃在国际植物科学硏究的学术舞台,成为推动 al,2010b)。这一研究成果明确了我国商业化种植Bt世界植物科学发展的重要力量,同时国内的整体研究 棉花对非靶标害虫的生态效应,为阐明转基因抗虫作水平也随之不断提升。作为“中国植物科学若干领域 物对昆虫种群演化的影响机理提供了理论基础,对发重要研究进展”系列年评的编写者,我们有幸与读者 展利用t植物可持续控制重大害虫区域性灾变的新共同见证了这个重要的历史阶段。希望此文能够帮助 理论、新技术有重要指导意义。 广大读者全面追踪当前中国植物科学领域的大事件 国家重大研究计划促进了结构生物学和化学等和大进展,并以此彰显我国科学家所取得的杰出成 多学科的交叉,从而推动植物科学基础理论硏究的快就。由于资料收集和篇幅的限制,难免疏漏,请读者 速发展。其中“蛋白质科学”等国家重大计划引起了谅解。下面按照不同研究方向分别进行评述234 植物学报 46(3) 2011 态研究所国家基因研究中心韩斌研究组与国内外多 家单位合作, 对517份水稻品种的14个重要农艺性状 进行了全基因组关联分析, 确定了这些农艺性状相关 的候选基因位点。该研究首次成功开发出大样本、低 丰度的基因组测序和基因分型方法, 为水稻遗传学研 究和分子育种提供了重要的基础数据(Huang et al., 2010b)。Nature Genetics同期发表述评称之为作物 遗传学研究中里程碑式的工作。在全基因组深度测序 方面, 中国科学家对野生大豆和栽培大豆(Lam et al., 2010)、优异玉米(Zea mays)自交系(Lai et al., 2010) 全基因组进行了大规模的遗传多态性分析, 为种质资 源保护和分子育种带来新的科学启示。 2010年农业生态系统领域的研究进展也值得高 度关注。环境污染导致土壤酸化, 对农业生产、生态 环境和人类健康构成严重潜在威胁, 成为土壤学、生 态学和环境科学领域广受关注的重大问题。中国农业 大学张福锁研究组对这一问题进行了系统的理论分 析, 首次全面报道了自20世纪80年代以来我国主要 农田土壤出现显著酸化的现象, 并且发现过量施用氮 肥是导致农田土壤酸化的最主要原因(Guo et al., 2010c)。该研究结果为在集约化农业背景下农田土壤 酸化的风险评估、生态环境效应及其防治对策研究等 方面提供了理论指导, 使得如何在持续提高作物产量 的同时, 降低氮肥用量、有效减少过量氮素对环境的 负面影响成为国际农业和生态环境领域所共同面临 的重大科学问题, 对我国乃至世界的粮食安全和环境 安全具有深远影响。在转基因抗虫棉生态安全性评价 方面, 中国农业科学院植物保护研究所吴孔明研究组 继2008年在Science杂志发表论文后又获得了重要进 展。他们以我国华北地区商业化种植Bt棉花为案例, 系统研究了在长达12年的时间里Bt棉花商业化种植 对非靶标害虫盲蝽蟓种群区域性演化的影响(Lu et al., 2010b)。这一研究成果明确了我国商业化种植Bt 棉花对非靶标害虫的生态效应, 为阐明转基因抗虫作 物对昆虫种群演化的影响机理提供了理论基础, 对发 展利用Bt植物可持续控制重大害虫区域性灾变的新 理论、新技术有重要指导意义。 国家重大研究计划促进了结构生物学和化学等 多学科的交叉, 从而推动植物科学基础理论研究的快 速发展。其中“蛋白质科学”等国家重大计划引起了 结构生物学家对植物细胞大分子结构解析的关注, 并 取得重要进展。中国科学院生物物理研究所常文瑞院 士研究组解析了高等植物光合膜蛋白——菠菜次要捕 光复合物CP29的晶体结构, 为深入研究高等植物次 要捕光复合物的高效捕光和能量传递, 尤其是光保护 等能量调节机制提供了结构基础(Pan et al., 2011)。 国家自然科学基金委员会(NSFC)“植物激素作用机 理”重大研究计划项目的实施, 促使化学家致力于解 决植物内源激素测定这一制约植物激素作用机理研 究的瓶颈。多种痕量多衍生物类激素(如独角金内酯、 赤霉素)以及极少量植物材料的激素的鉴定与定量技 术取得突破。如武汉大学冯钰锜教授等建立的多种赤 霉素及其衍生物同时分析鉴定技术系统解决了我国 该领域的技术难题。独角金内酯(Lin et al., 2009)、生 长素(Zhou et al., 2010b)以及赤霉素(Li et al., 2011) 等相关研究工作发表在国际顶级刊物上, 标志着我国 激素测定技术进入新的时代, 必将极大推动我国激素 研究领域创新性研究成果的产生。 除了大量原创性研究成果之外, 2010年中国科学 家还在国际植物科学权威综述性杂志Annual Re￾views of Plant Biology等上发表了多篇特邀综述文 章, 表明越来越多的中国植物学家的工作获得了国际 主流学术界的认可和关注。这些研究工作涉及水稻分 枝与发育(Wang and Li, 2011; Li and Chua, 2011)、 水稻产量的分子遗传基础和杂种不育(Xing and Zhang, 2010; Ouyang et al., 2010b)、植物雌雄配子 体发育(Yang et al., 2010c; Shi and Yang, 2011)、植 物组蛋白甲基化(Liu et al., 2010b)以及植物数量抗病 基因(Kou and Wang, 2010)等领域。 21世纪的第一个10年是中国植物科学蓬勃发展、 快速提升的10年。在这期间越来越多的中国科学家登 上并活跃在国际植物科学研究的学术舞台, 成为推动 世界植物科学发展的重要力量, 同时国内的整体研究 水平也随之不断提升。作为“中国植物科学若干领域 重要研究进展”系列年评的编写者, 我们有幸与读者 共同见证了这个重要的历史阶段。希望此文能够帮助 广大读者全面追踪当前中国植物科学领域的大事件 和大进展, 并以此彰显我国科学家所取得的杰出成 就。由于资料收集和篇幅的限制, 难免疏漏, 请读者 谅解。下面按照不同研究方向分别进行评述