高质量的基因组为识别大尺寸布局变异供给遗传资本。通过比力基因组共判定到129，673个海岛棉的非冗余布局变异和350，995个四倍体棉花的非冗余布局变异。研究团队解析布局变异正在棉花中的分布纪律，发觉海岛棉正在加勒比海度假时已经和陆地棉“谈爱情”，恰是这些“跨国恋”的结晶让海岛棉获得了顺应分歧日照时间的奇异能力！

　　因为篇幅无限，今天所分享的仅为近期华中农业大学科学研究的一部门。更多科研动态，欢送点击文末“阅读原文”，浏览华中农业大学南湖旧事网科学研究专题进一步领会。

　　该研究通过建立图形泛基因组和开展基于布局化变异的全基因组联系关系阐发，找到了节制纤维长度的4个“长度调理器”、决定纤维强度的3个“力量开关”，还有影响产量的7个“丰收按钮”。风趣的是，大大都环境下，提高产量的按钮会降低纤维质量，就像“鱼和熊掌不成兼得”。但欣喜的是，他们发觉了3个“超等位点”（FL1、FL3和FL4/FS2），能够只提拔质量不影响产量！

　　这项研究就像为棉花育种家们供给了一本“基因烹调书”，里面细致记录了各类“甘旨配方”：想要更长纤维？加点FL2基因！想要更高产量？LP1+LP2组合领会一下！更主要的是，这些发觉打破了“优良必定低产”的魔咒，为培育“既都雅又能打”的超等棉花指了然标的目的。

　　想象一下，棉花界有一位“贵族”——海岛棉，它出产的纤维就像天然的高级丝绸，又长又强还自带光泽，是制做衬衫等高端棉纺织品的奥秘兵器。但这位“贵族”有个大弊端：产量低得像“限量版豪侈品”，导致我国每年要花大代价进口。

　　华中农业大学化学学院博士生杜冬花为论文的第一做者，滕怀龙传授为通信做者，水产学院的涂笑副传授为本研究中的斑马鱼毒性测试供给了指点和帮帮。

　　研究成果表白，手性对映体间的生物活性差别具有多要素协同感化的特点：一方面源于取靶标卵白（SDH）连系亲和力的显著差别（KD = 6。05 vs 8。55 mM）；另一方面则表现正在对实菌发展发育分歧阶段（孢子萌生、菌丝发展）的差同化感化，此中S对映体可性菌丝细胞壁的超微布局。这一发觉为手性农药的设想供给了主要的理论根据。

　　保守化学农药容易让病菌发生抗性，但依枯草菌素和丰原素的多靶点策略，让镰刀菌防不堪防，抗药性风险大大降低！这项研究不只初次了它们的精准杀菌机制，还展示了它们正在调理做物健康方面的潜力（图2），为绿色农业供给了全新处理方案。

　　更奇异的是，这两位“奸细”不只能杀敌，还能当小麦的“私家锻练”：推进根系发展，调控叶片发育；延缓种子萌生，避免穗上抽芽。研究猜测，这可能和它们影响动物激素（如发展素、细胞素）的合成和运输相关，简曲是“一箭三雕”（图2）！

　　近日，华中农业大学化学学院绿色农药化学团队正在国际权势巨子期刊Advancd Science颁发了题为“One-Pot Synthesis of Chiral Succinate DehydrogenaseInhibitors and Antifungal Activity Studies”的研究论文，采用靶向药物设想策略斥地“精准医疗”线，成功开辟了一类新型的手性抑菌先导药物，不只是专杀实菌的“手术刀”，并且“左手刀”的能力远超“左手刀”呢！

　　小麦，这个养活全球数十亿人的“金色粮仓”，反面临一个奸刁的仇敌——镰刀菌。它不只激发赤霉病（Fusarium head blight，FHB），让麦穗腐臭、小麦减产，还会排泄“毒素”（DON），污染粮食，人和动物的健康。更糟的是，保守化学农药不只让病菌发生抗药性，以至还会刺激毒素添加，简曲是落井下石！它们不只能精准冲击镰刀菌，还能加强小麦免疫力，以至调理小麦发展，可谓农业界的万能兵士！

　　近日，华中农业大学做物遗传改良全国沉点尝试室张献龙院士团队结合国表里多家科研机构，正在国际权势巨子期刊 Nature Communications 上颁发了题为“Pangenome analysis reveals yield- and fiber-related diversity and interspecific gene flow in Gossypium barbadense L。”的研究论文。该研究通过从头拆卸12个野生-驯化持续体的海岛棉基因组，建立了首个海岛棉高质量泛基因组，并解析了其纤维质量和产量相关性状的遗传变异及种间渐渗现象。研究判定出棉花纤维产量取质量遗传改良的环节基因位点，供给了丰硕的遗传资本，为海岛棉同步提拔产量取纤维质量供给了新思。

　　研究团队对12个从头拆卸的和5个先前颁发的海岛棉基因组开展泛基因组研究。泛基因组的尺寸大小陈列组合数据显示，14个基因组就包含99%以上的基因家族，且基因家族数量增加曲线几乎趋于平稳。这表白这17个海岛棉材料不只具有代表性，并且正在总体上较为完整。

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　　研究团队还开辟出了药物的高效合成方式，能以94%的高产率、99%的纯度批量出产这些“左撇子兵器”，并且过程绿色环保。

　　新疆的“新海棉”和美国“皮马棉”就是成功的混搭案例。新海棉通过“基因选美”获得了最优的质量基因组合，而皮马棉则靠“基因拼图”凑齐了高产暗码。现正在又发觉了一个未被充实操纵的“潜力股基因”FL3，将来能够通过种间杂交体例将FL3的优异等位变异聚合至新海棉中，实现海岛棉纤维产量和纤维质量的同步改良，培育新一代“万能选手”。

　　实菌就像一群穿戴衣的做物杀手，它们形成了70-80%的做物疾病，可谓“做物界的癌细胞”。保守的农药就像是地毯式轰炸，不只伤敌一千自损八百，还让实菌们练就了“金钟罩”功夫。因而，开辟精准的抗实菌药物至关主要。

　　该研究聚焦实菌的“能量工场”，即实菌线粒体呼吸链环节靶标—琥珀酸脱氢酶（SDH）。他们用计较机模仿搭建了SDH卵白的手性连系口袋药效团模子，并据此设想合成了一系列具有立体选择性的靶向抑菌先导化合物。此中，化合物5f展示出了高效且广谱的抑菌活性，且对映体间表示出显著的生物活性差别，是个“左撇子神枪手”。(S)-5f对番茄灰霉菌（Botrytis cinerea）、水稻纹枯菌（Rhizoctonia solani）、油菜核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）和禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）等四大时，比它的左手兄弟(R)-5f强了12-80倍！

　　A，脂肽处置后的镰刀菌菌丝形态。B，脂肽处置镰刀菌基因缺失突变体。C，脂肽小麦系统抗性。

　　为了搞懂为什么“左手”更厉害，研究者采用多学科交叉的研究策略，系统了手性农药对映体生物活性差别的机制。通过整合实菌生物学、布局生物学和计较化学等度研究方式，包罗：（1）孢子萌生试验；（2）高分辩场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）察看；（3）概况等离子共振（SPR）手艺定量阐发小-卵白彼此感化；（4）对接取动力学模仿等计较手段，从、细胞到组织程度全面解析了对映体选择性活性的布局根本。

　　华中农业大学动物科学手艺学院已结业博士生袁青松取杨鹏为论文配合第一做者，何伟杰博士和博士为论文配合通信做者。尝试工做获得湖北省农业科学院刘易科副研究员、华中农业大学正在读博士生Karim M。 Tabl和已结业博士生郭茂伟的鼎力支撑，华中农业大学廖玉才传授、张静柏副传授、中国科学院上海养分取健康研究所武爱波研究员对本研究赐与了主要指点。

　　该研究通过组测序，连系遗传学和化学方式，阐发了镰刀菌和小麦对脂肽类拮抗物质依枯草菌素和丰原素这两位“奸细”的响应。成果显示，这两位“奸细”能同时镰刀菌的多个靶点：它们像特种兵一样，精准锁定镰刀菌细胞膜上的麦角甾醇、磷脂、糖基磷脂酰肌醇等环节布局，线A，B）； 它们还能激活镰刀菌的“细胞壁完整性（CWI）”和“高渗甘油（HOG）”信号通，让实菌误判形势——CWI通紊乱导致细胞壁变形，HOG通失控则让细胞疯狂吸水，最终膨缩爆裂。 取此同时，它们还能小麦的免疫系统，让小麦本身加强抗病能力，削减毒素堆集，相当于给小麦打了一剂“疫苗+养分剂”（图1C）。

　　团队前期已建立了海岛棉基因组草图（Yuan et al。， 2015）和参考基因组（Wang et al。， 2019），并解析了其变异图谱（Yuan et al。， 2021）。为进一步探究海岛棉的遗传多样性并判定其优异纤维质量的遗传位点，本研究正在前期建立的四倍体棉花系统发生树（Yuan et al。， 2021）根本上，筛选出12份涵盖野生-驯化持续体的海岛棉种质资本，包罗7份源自发源地附近的原始种质、2份来自加勒比海地域的农家种及3份普遍种植的栽培种。操纵HiFi测序手艺，研究团队完成了这12份海岛棉高质量基因组的从头拆卸，解密了海岛棉的“生命”，撰写了海岛棉的“活字典”和“百科全书”。