2024年，我国在农学植物领域取得了令人瞩目的成就，成功发表了11篇Cell、13篇Nature以及12篇Science论文，这些高水平的研究成果不仅彰显了我国科研实力的显著提升，也为该领域的发展注入了新的活力。这些论文的发表，不仅展示了我国在农学/植物领域的深厚研究底蕴，也体现了我国科研工作者们的创新精神和扎实学术功底。这些成果将为未来的科研工作提供重要的参考和借鉴，推动该领域不断取得新的突破和进展。
11篇Cell
Cell | 中科院基因组研究所杨青教授团队破解害虫防御和解毒机制
2024年12月24日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）杨青教授团队在Cell在线发表了题为“queeze pumping of lipids and insecticides by ABCH transporter”的研究论文，该研究揭示了ABCH转运蛋白转运脂质和外排农药的分子机制，并获得了能够抑制转运功能的小分子抑制剂。简单来说，研究解析了害虫的“外部防御”和“解毒”机制，并找到了能直接用于合成绿色农药的有效成分。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 11.033
Cell∣中科院遗传发育所许操团队开创环境智能高产稳产作物育种新策略
2024年12月14日，中国科学院遗传与发育生物学研究所许操研究员带领的科研团队在Cell上发表了题为“Engineering source–sink relations by prime editing confers heat-stress resilience in tomato and rice”的研究论文。该研究针对高温逆境导致的番茄落花落果、品质低下，水稻秃尖、瘪壳等引起主要粮食和蔬菜作物大幅减产的农业生产实际问题，创建了环境智能高产稳产育种技术，创制了顺境高产逆境稳产的作物新种质。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 11.005
Cell∣深圳大学刘宏涛团队发现蓝光受体CRY2在黑暗中具有功能
2024年11月15日，深圳大学刘宏涛课题组在Cell在线发表了题为“The Arabidopsis blue-light photoreceptor CRY2 is active in darkness to inhibit root growth”的研究论文。该文打破传统研究框架，首次揭示蓝光受体隐花素CRY在非光激发态具有特异功能，表明蓝光不仅能“激活”CRY功能，也能“失活”CRY功能。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 10.031
Cell | 华中农业大学严建兵团队解析玉米籽粒脱水机制，为宜机收玉米品种培育找到新“钥匙”
2024年11月12日，华中农业大学严建兵团队在Cell在线发表了题为“A Zea genus-specific micropeptide controls kernel dehydration in maize”的研究论文，首次揭示了玉米籽粒脱水的分子机制。该研究鉴定到一个影响籽粒脱水的小肽microRPG1，是玉米及其近缘种中特有的一种编码31个氨基酸的新型小肽，由非编码序列从头起源，通过精确调节乙烯信号通路关键基因的表达来控制籽粒脱水。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 10.030
Cell∣王冰等发现植物激素独脚金内酯信号感知机制及其在氮素响应中的关键作用
2024年11月4日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队青年研究员王冰等在Cell在线发表了题为“Regulatory mechanisms of strigolactone perception in rice”的研究论文，该研究发现了植物激素独脚金内酯信号感知机制及其在氮素响应中的关键作用，阐明了植物如何通过调控独脚金内酯信号感受途径中的“油门”和“刹车”，“聪明灵活”地调控不同环境中独脚金内酯信号感受的持续时间和信号强度，进而改变植物株型。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 10.009
Cell | 王继纵课题组/邓兴旺课题组合作解析植物光信号转导新机制2024年9月23日，潍坊现代农业山东省实验室/北京大学现代农业研究院王继纵课题组与邓兴旺课题组合作在Cell发表了题为“Light-induced remodeling of phytochrome B enables signal transduction by phytochrome-interacting factor”的研究论文，揭示了长期以来期待的phyB光信号转导的最初反应机制。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 09.005
西湖大学闫浈团队再创佳绩：一日双Cell，揭秘叶绿体门控新机制
2024年8月27日，西湖大学闫浈团队在Cell 在线发表题为“Structural insights into the chloroplast protein import in land plants”的研究论文，该研究展示了拟南芥Ycf2-FtsHi和TIC配合物的结构，以及Pisum在它们之间形成的超配合物。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 08.003
2024年8月27日，西湖大学闫浈团队在Cell在线发表题为“Conservation and specialization of the Ycf2-FtsHi chloroplast protein import motor in green algae”的研究论文，该研究从Chlamydomonas reinhardtii中分离并确定了天然Ycf2-FtsHi复合物的冷冻电镜(cryo-EM)结构，发现了一个由多达19个亚基组成的复合物，包括多个绿藻特异性成分。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 08.002
Cell｜王佳伟研究员团队揭示十字花科植物生活史策略调控的遗传基础
2024年5月28日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王佳伟研究组在Cell在线发表了题为“Reciprocal conversion between annual and polycarpic perennial flowering behavior in the Brassicaceae”的研究论文。该研究首先建立了两个多年生模式植物，使之与近缘一年生植物杂交，构建起两个跨物种遗传群体，再采用正向遗传学的手段定位到了三个决定植物多年生的MADS-box基因。进一步发现，植物的生活史策略演化是由这三个基因剂量叠加所决定的连续过程，尤为重要的是，只需在一年生植物中转入三个基因中的一个，就足以使其生活史策略转向多次结实多年生。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 04.047
Cell｜华中农大/中科院合作解析叶绿体基因转录机器构造
2024年3月1日，Cell杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余研究团队和华中农业大学周菲研究团队合作完成的题为“Cryo-EM structures of the plant plastid-encoded RNA polymerase”的封面文章。研究团队基于叶绿体转化技术，成功建立了烟草叶片中纯化内源PEP的方法，解析了叶绿体RNA聚合酶PEP复合物和PEP转录延伸复合物的高分辨率冷冻电镜结构，揭示了叶绿体基因转录机器的亚基组成、亚基组装方式、特殊功能和功能适应性演化，为进一步研究叶绿体中转录调控的机制和功能提供了结构基础。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 01.026
Cell | 破解世纪难题——李传友团队首次发现再生因子调控植物组织修复和器官再生2024年5月22日，山东农业大学/中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究组在国际著名学术期刊Cell上发表题为“Peptide REF1 is a local wound signal promoting plant regeneration”的研究论文，首次鉴定到诱发植物再生的原初受伤信号分子——再生因子REF1（REGENERATION FACTOR 1），并系统揭示了REF1调控组织修复和器官再生的信号转导网络，同时证明了REF1在植物转基因、基因编辑领域的巨大应用价值。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024. 04.040
13篇Nature
Nature |中国农科院作科所牵头揭秘我国小麦品种与人文和环境协同进化的基因组学基础
2024年11月28日，中国农业科学院作物科学研究所联合中国农业大学、澳大利亚莫道克大学在Nature发表了题为“Pan-genome bridges wheat structural variations with habitat and breeding”的研究论文，在基因组水平全面展示了20世纪50年代以来中国小麦育种历史，揭示了基因组结构变异对小麦适应性和重大品种形成的影响，为未来小麦设计育种提供了新的视角和策略。
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Nature | 黄三文团队发现番茄“糖刹车”基因，揭示果实糖积累调控新机制
2024年11月13日，中国农业科学院农业基因组研究所、蔬菜花卉研究所以及山东省农业科学院蔬菜研究所联合在Nature上发表了题为“Releasing a sugar brake generates sweeter tomato without yield penalty”的研究论文。该研究通过全基因组关联分析鉴定到一个抑制果实糖积累的刹车基因CDPK27及其同源基因CDPK26，通过基因编辑两个基因，可使番茄果实糖含量增加高达30%，且不影响单果重和单株产量，该发现阐明了果实糖积累的调控机制，为解决番茄育种中兼顾品质和产量的难题提供了新思路。
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Nature |清华大学方晓峰团队发现凝聚体可以内陷和切割细胞内膜
2024年10月9日，清华大学方晓峰实验室与合作者在Nature在线发表了题为“Biomolecular condensates mediate bending and scission of endosome membranes”的研究论文，揭示了植物蛋白FREE1相分离形成凝聚体，通过润湿作用诱导内体膜的内陷和不稳定性，足以在不依赖ESCRT机器和ATP的情况下介导ILV的形成。
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Nature | 武汉大学孙蒙祥课题组揭示植物父本起源基因调控胚根干细胞发育的分子机制
2024年8月28日，武汉大学孙蒙祥教授课题组在Nature在线发表了题为“Sperm-Origin Paternal Effects on Root Stem Cell Niche Differentiation”的研究论文，揭示了植物父本起源基因调控胚根干细胞发育的分子机制。
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Nature | 助力小麦精准设计育种！程时锋团队解码全球百年种质多样性
2024年6月17日，中国农业科学院（深圳）农业基因组研究所程时锋团队联合国内外优势单位在Nature发表了题为“Harnessing Landrace Diversity Empowers Wheat Breeding”的研究论文。该研究引进了英国John Innes Centre研究所保藏的百年前收集的来自世界三十多个国家的全套小麦种质资源（827份A.E. Watkins小麦地方品种和220份全球现代品种），开展了小麦群体全基因组变异图谱构建、大规模的表型鉴定、遗传作图群体构建，以及挖掘了控制137个性状背后的侯选基因、单倍型和相关变异等系列工作。
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Nature | 中国农业大学田丰/李继刚合作发现玉米“智慧株型”基因
2024年6月12日，中国农业大学田丰课题组和李继刚课题组合作在Nature在线发表了题为“Maize smart-canopy architecture enhances yield at high densities”的研究论文。该研究首次在玉米中鉴定到“智慧株型”基因lac1，揭示了光信号动态调控lac1促使玉米适应密植的分子机制，建立了“一步成系”的单倍体诱导编辑技术体系。鉴于该研究的重要性，Nature杂志选择以“文章加速预览”（Accelerated Article Preview）模式在线发表了上述研究成果。
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Nature | 西湖大学柴继杰团队与合作者揭示植物NLR免疫新机制
2024年6月12日，西湖大学柴继杰教授课题组与合作者在Nature上发表了题为“Oligomerization-mediated autoinhibition and inositol phosphate binding of a plant NLR”的研究论文，揭示了植物NLR免疫新机制。
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Nature∣湖南农业大学邹学校院士团队发现植物低渗感受器2024年5月22日，湖南农业大学园艺学院邹学校院士团队远方团队、刘峰团队以及美国杜克大学裴真明团队在Nature发表了题为“Osmosensor-mediated control of Ca2+ spiking in pollen germination”的研究论文，首次发现了植物低渗（多水）感受器OSCA2.1和OSCA2.2，阐明了渗透感受器依赖的花粉萌发过程中钙震荡的调控机制，为揭示植物适应全球环境变化的生理生态效应及分子机制提供重要的理论依据，对提升我国粮食和生态安全具有重大战略意义。
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Nature | 中科院武汉植物园王青锋/万涛团队构建8个猴面包树属基因组解析多样性演化历史2024年5月15日，中国科学院武汉植物园/中国科学院中-非联合研究中心王青锋研究员和万涛研究员团队合作在Nature上在线发表了题为“The rise of baobab trees in Madagascar”的研究论文。该研究构建了8个猴面包树的高质量参考基因组图谱，系统阐明了猴面包树属植物多样性演化历史，并就其科学保护提出了建议。
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Nature |中科院王二涛/张余/何祖华合作发现调控植物免疫和共生的关键分子开关2024年5月15日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队、张余团队以及何祖华院士团队在Nature发表了题为“Release of a ubiquitin brake activates OsCERK1-triggered immunity in rice”的研究论文，揭示了E3泛素连接酶OsCIE1与OsCERK1互作精细调控共生产量与免疫平衡的分子机制，为深入理解植物利用免疫系统这把双刃剑协调抗病、共生和生长的平衡奠定了理论基础。
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Nature｜浙江老员工命演化研究中心张国捷教授研究重新构建了现生鸟类系统发育树2024年4月1日，浙江老员工命演化研究中心张国捷教授组织的国际万种鸟类基因组研究计划在Nature在线发表题为“Complexity of avian evolution revealed by family-level genomes”的研究论文。该研究覆盖了92%的现生鸟科代表物种，利用全基因组数据重新构建了现生鸟类系统发育树，建立了一套新的鸟类分类划分方案，改变了过去对鸟类演化历史的认识。
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Nature｜柴继杰/Schulze-Lefert/宋文/刘莉合作发现植物抗病蛋白激活新机制2024年3月13日，西湖大学柴继杰教授团队与德国马克斯-普朗克研究所Paul Schulze-Lefert教授团队、中国农业大学宋文教授、北京师范大学刘莉教授团队合作在Nature上发表了题为"Substrate-induced condensation activates plant TIR domain proteins"的研究论文，揭示了一类植物抗病蛋白通过底物诱导的凝聚体激活的新机制，不仅对植物免疫学研究具有重要的理论价值，而且对于培育新型抗病农作物品种具有潜在的指导意义。
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Nature｜南方科技大学郑一教授团队合作发表机器学习指导全球农田氨减排的研究成果
2024年1月31日，南方科技大学郑一及香港科技大学 Jimmy C. H. Fung共同通讯在Nature 在线发表题为“Fertilizer management for global ammonia emission reduction”的研究论文，该研究发了一个机器学习模型，用于基于野外观测数据集生成全球特定作物和空间显式NH3排放因子(5-arcmin分辨率)。采用机器学习方法预测农田氨排放因子并产出高分辨率全球排放数据，揭示了三大粮食作物（水稻、小麦和玉米）农田氨排放的驱动因素和全球格局，评估了因地制宜优化农田肥料管理的减氨潜力。
论文链接：https://www.nature.com/articles/ s41586-024-07020-z
12篇Science
Science | 中科院遗传发育所杨宝军团队与合作者揭示根系形态时空变化的机制，可有效实现根系增粗
2024年11月15日，中国科学院遗传与发育生物学研究所杨宝军团队和根特大学Bert De Rybel研究组合作在Science在线发表了题为“SPL13 controls a root apical meristem phase change by triggering oriented cell divisions”的研究论文，该研究展示了根系形态的时空变化过程及背后的分子机制。
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Science背靠背| 中科院分子植物卓越创新中心万里团队、何祖华团队揭示植物免疫激活新机制
2024年11月7日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心万里研究团队在Science上发表了题为“Activation of a helper NLR by plant and bacterial TIR immune signaling”的研究论文（First Release），揭示了小分子激活植物免疫的新机制。
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2024年11月8日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华研究团队背靠背在Science上发表了题为“A canonical protein complex controls immune homeostasis and multipathogen resistance”研究论文，揭示了禾本科农作物水稻也是依赖于pRib-AMP激活EPA复合体介导抗病性。
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Science | 郭红卫团队发现新的渗透感受器，揭示蛋白相分离介导渗透胁迫感知与适应的新途径
2024年11月1日，南方科技大学郭红卫教授团队在Science上发表题为“A cytoplasmic osmosensing mechanism mediated by molecular crowding–sensitive DCP5”的研究论文，揭示了一条存在于植物细胞质中，由相分离蛋白DCP5介导的渗透胁迫感知与适应的新途径。
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Science | 中国科学院地质与地球物理研究所等团队合作揭示水稻从野生到驯化的十万年连续演化史2024年5月23日，中国科学院地质与地球物理研究所科研团队与浙江省文物考古研究所、临沂大学、上山遗址管理中心等全国13个单位合作在Science上发表了题为"Rice’s trajectory from wild to domesticated in East Asia"的研究论文。该研究利用植硅体微体化石分析等方法开展了浙江上山文化区水稻起源研究，揭示了水稻从野生到驯化的连续演化史，这一过程跨越了十万年。这项研究不仅为理解人类社会的发展、农业文明的起源提供了新的证据，也进一步确认了我国是世界水稻的起源地，以及上山文化在世界农业起源中的重要地位。
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Science | 福建农林大学吴双团队揭示番茄闭花授粉结构形成的调控机制
2024年4月4日，福建农林大学园艺学院、未来技术学院吴双教授团队在Science在线发表了题为“HD-Zip proteins modify floral structures for self-pollination in tomato”的研究论文，解析了番茄通过形成特殊表皮毛，改变花的结构，进而改变授粉方式的分子机制。
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Science｜中科大团队在植物中鉴定到首个油菜素甾醇跨膜运输蛋白
2024年3月22日，中国科学技术老员工命科学与医学部刘欣副教授、孙林峰教授和比利时根特大学Eugenia Russinova教授共同通讯在Science 在线发表题为"Structure and function of the Arabidopsis ABC transporter ABCB19 in brassinosteroid export"的研究论文，该研究鉴定了植物中首个油菜素甾醇（Brassinosteroid，BR）跨膜运输蛋白，即拟南芥ABCB19蛋白，并阐释了该蛋白的工作机制。
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Science｜中国农科院作科所童红宁课题组破译“复粒稻”多粒簇生之谜
2024年3月8日，中国农业科学院作物科学研究所童红宁研究员领衔的研究团队在Science发表了题为“Enhancing rice panicle branching and grain yield through tissue-specific brassinosteroid inhibition”的研究论文，破译了复粒稻多粒簇生形成的机制，发现了控制簇生形成的基因编码植物激素油菜素甾醇（BR）的代谢基因，因复粒稻中该基因前存在复杂的染色体结构变异，导致该基因特异地在水稻穗分枝发育过程中被激活，并通过由BR水平改变诱发的一系列分子事件，促进了水稻穗分枝和穗粒数，最终导致产量增加。
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Science｜华中农大邓秀新院士/张飞教授课题组破解柑橘属油腺发育和精油生物合成分子新机制
2024年2月9日，果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、华中农业大学柑橘团队邓秀新院士、张飞教授课题组在Science以封面论文形式发表了题为“Molecular regulation of oil gland development and biosynthesis of essential oils in Citrus spp.”的研究成果。该研究揭示了油胞发育和精油合成的协同机制，有助于改良甜橙、柠檬等重要柑橘类果树以及开发有效调控措施，增加柑橘产业效益。
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Science｜清华大学/南京农大联合揭示植物利用病原体毒力因子增强免疫的机制
2024年2月15日，清华大学柴继杰和南京农业大学王源超团队合作在Science在线发表题为“A plant mechanism of hijacking pathogen virulence factors to trigger innate immunity”的研究论文，该研究揭示了植物将病原体的毒力活性转化为防御触发器的机制，并为工程化具有更广泛特异性的多半乳糖醛酸酶抑制蛋白（PGIPs）提供了理论依据。
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Science｜清华老员工命学院刘俊杰团队详解：水解内切核糖酶（HYER）实现特异性DNA切割
2024年2月2日，清华老员工命学院刘俊杰(Jun-Jie Gogo Liu)课题组在Science杂志在线发表了题为“Hydrolytic endonucleolytic ribozyme (HYER) is programmable for sequence-specific DNA cleavage”的研究论文，报道了一种催化性RNA(核酶)——HYER(水解型内切核酶)。HYER可序列特异地切割RNA和DNA底物，并对哺乳动物细胞基因组产生位点特异的编辑。无需蛋白核酸酶的参与，HYER的底物识别和切割均由RNA分子实现，有望成为继CRISPR之后，新一代的基因编辑底盘工具。
论文链接：https://www.science.org/doi/10. 1126/science.adh4859
Science｜中国农科院基因组所闫建斌团队领衔破解紫杉醇生物合成世界级难题
2024年1月25日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所闫建斌团队与北京大学雷晓光团队在Science在线发表题为“Characterization and heterologous reconstitution of Taxus biosynthetic enzymes leading to baccatin III” 研究论文，成功鉴定了紫杉醇生物途径的关键缺失酶，揭示了红豆杉催化含氧四元环分子形成的全新机制，发现了紫杉醇异源生物合成的核心基因，实现了紫杉醇核心前体巴卡亭III在烟草中的异源合成。该研究成果解决了紫杉醇生物合成研究中的关键瓶颈问题，是植物天然产物生物合成领域中的重大突破，为通过合成生物学的手段实现紫杉醇的高效、可持续生产铺平了道路，具有极高的科学创新性与应用价值。
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