由中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、深圳華大基因研究院等多家單位共同完成的鹽芥（Thellungiella salsuginea）基因組研究成果在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）在線發(fā)表。該研究在基因組層面為解析鹽芥極端環(huán)境耐受機(jī)制和探索適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制提供了非常有價(jià)值的線索。

　　鹽芥是一種十字花科一年生草本鹽生植物，與植物分子生物學(xué)研究中廣泛使用的模式植物擬南芥（Arabidopsis thaliana）具有很近的親緣關(guān)系。擬南芥是甜土植物，對(duì)非生物脅迫的耐受性較低，而鹽芥對(duì)高鹽、干旱和低溫等非生物脅迫具有極高的耐受能力，如果能將兩者在基因組水平上進(jìn)行比較分析，將會(huì)更加全面的揭示非生物脅迫耐受機(jī)制。此外鹽芥還具有個(gè)體較小、生活周期短、基因組較小、自花授粉以及易于遺傳轉(zhuǎn)化等特點(diǎn)。這些特性使鹽芥成為研究非生物脅迫耐受機(jī)理的理想模式植物。

　　鹽芥基因組大小估計(jì)約為260Mb，研究人員用第二代測(cè)序技術(shù)測(cè)序并采用分層組裝策略對(duì)全基因組進(jìn)行了成功拼裝，獲得了約90% （約233.7Mb） 基因組序列，并將約80%（186Mb）組裝序列定位到7條染色體上。進(jìn)化分析結(jié)果顯示，鹽芥和擬南芥大約在700萬(wàn)年前到1,200萬(wàn)年前間分化。分化后的鹽芥基因組獲得了大量的轉(zhuǎn)座子序列，重復(fù)序列約占鹽芥基因組的52%，而在擬南芥中這一比例僅為13.2%，這很大程度上反映了鹽芥基因組比擬南芥基因組大很多的原因所在。與大多數(shù)高等植物一樣，鹽芥基因組重復(fù)序列中絕大多數(shù)是以長(zhǎng)末端重復(fù)序列（LTR）為代表的反轉(zhuǎn)座子。

　　結(jié)合基因從頭預(yù)測(cè)、同源預(yù)測(cè)以及轉(zhuǎn)錄組測(cè)序信息，研究人員預(yù)測(cè)出鹽芥基因組存在的蛋白編碼基因28,457個(gè)，其中大部分基因與擬南芥具有很高的同源性。這些基因的外顯子平均長(zhǎng)度與擬南芥接近，但內(nèi)含子比擬南芥長(zhǎng)30%左右。通過(guò)進(jìn)一步的功能分析發(fā)現(xiàn)，與擬南芥相比，鹽芥存在更多的應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)基因。這些基因通過(guò)大片段復(fù)制以及基因串聯(lián)重復(fù)這兩種模式讓基因獲得加倍。通過(guò)比較基因組學(xué)和定量表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)與葉面蠟質(zhì)大量生成、更強(qiáng)的離子轉(zhuǎn)運(yùn)和快速的ABA（脫落酸）反應(yīng)通路相關(guān)的基因表達(dá)受到了調(diào)控，從而使得鹽芥具有更好的高鹽耐受性。

　　華大基因該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人指出：“把鹽芥作為遺傳模式系統(tǒng)將為研究植物非生物脅迫耐受機(jī)理提供新的契機(jī)，其全基因組序列譜圖的繪制完成將大大加快這一研究進(jìn)程。在鹽芥中對(duì)高鹽、干旱、低溫等脅迫耐受研究成果將為農(nóng)作物的分子育種改良提供寶貴指導(dǎo)，提高植物的非生物脅迫耐受能力以更好的應(yīng)對(duì)土壤鹽漬化問(wèn)題、沿海灘涂開(kāi)發(fā)利用和糧食安全問(wèn)題?！?/div >