近日，GigaScience在線發(fā)表了林學(xué)院楊克強(qiáng)教授課題組題為Genomic analyses provide insights into the evolution and salinity adaptation of halophyte Tamarixchinensis的研究論文，解析了鹽生植物檉柳鹽脅迫適應(yīng)的基因組機(jī)制。

全球每年約有10%的土地面臨鹽漬化威脅，我國(guó)鹽漬化土地約15億畝。山東鹽堿地889萬(wàn)畝，其中，黃河三角洲地區(qū)鹽堿地占698萬(wàn)畝。檉柳（Tamarix chinensis）具有較高的耐鹽堿脅迫能力，是黃河三角洲濱海鹽漬濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要樹(shù)種。由治理鹽堿地適應(yīng)植物，向選育耐鹽堿植物適應(yīng)鹽堿地轉(zhuǎn)變，是挖掘鹽堿地開(kāi)發(fā)利用潛力的戰(zhàn)略舉措。楊克強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)利用PacBio和Hi-C測(cè)序技術(shù)，從頭組裝了檉柳染色體水平的基因組，對(duì)檉柳水培苗鹽脅迫處理和恢復(fù)階段的根、莖組織進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析。測(cè)序組裝的檉柳基因組大小為1.32 Gb，scaffold N50達(dá)110 Mb，99.53%的序列定位到12條染色體上，基因組完整度達(dá)97.4%，基因組QV達(dá)39.03；基因組包含24,211 (91.62%)個(gè)可注釋的編碼基因。進(jìn)化分析顯示，檉柳在早第三紀(jì)（Palaeogene）的3,988 ± 1,295 萬(wàn)年前發(fā)生了全基因組復(fù)制（WGD）事件。WGD和串聯(lián)重復(fù)（TD）基因與檉柳對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)性相關(guān)，HAT和LIMYB基因家族成員顯著擴(kuò)張（圖1）。鹽脅迫和恢復(fù)階段根和莖組織的轉(zhuǎn)錄組分析表明，在鹽脅迫條件下，根和莖呈現(xiàn)不同的基因表達(dá)譜。Hub基因分析顯示，WRKY33/40、MPK3/4和XBAT31基因在鹽脅迫早期響應(yīng)中起關(guān)鍵作用，WRKY40、ZAT10、AHK4、IRX9和CESA4/8基因在脅迫后期和恢復(fù)過(guò)程中參與檉柳鹽脅迫響應(yīng)，編碼III類過(guò)氧化物酶的PER7/27/57/73基因和編碼DNA復(fù)制執(zhí)照因子的MCM3/4/5/7基因在鹽脅迫和恢復(fù)階段保持上調(diào)或下調(diào)表達(dá)（圖2）。研究組裝了高質(zhì)量的檉柳基因組，揭示了檉柳基因組進(jìn)化特征，挖掘了檉柳耐鹽關(guān)鍵基因，為檉柳抗鹽遺傳改良和抗鹽基因利用提供了基礎(chǔ)。

圖1 檉柳基因組特征及進(jìn)化分析

圖2 檉柳根和莖組織鹽脅迫和恢復(fù)階段的轉(zhuǎn)錄組特征

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院博士研究生劉建寧為論文第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院楊克強(qiáng)教授和山東省林業(yè)科學(xué)研究院吳德軍研究員為論文通訊作者。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院房鴻成副教授、梁強(qiáng)博士和山東省林業(yè)科學(xué)研究院燕麗萍博士參與了本研究工作。該研究得到了山東省農(nóng)業(yè)良種工程項(xiàng)目的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1093/gigascience/giad053

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審      核：賈    波