科學家研究揭示復甦植物旋蒴苣苔的耐旱機理

2021-02-12 中科院之聲

4月20日，國際學術期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）在線發表了中國科學院上海生命科學研究院植物逆境生物學研究中心研究員朱健康和首都師範大學教授何奕騉及密蘇裡大學合作研究的研究論文The resurrection genome of Boea hygrometrica: A blueprint for survival of dehydration。該研究幫助人們理解復甦植物強悍的生存能力。

　　

復甦植物是一類能忍耐嚴重乾旱脅迫的植物的總稱，在失去自身95%的水分後仍能以一種類似休眠的狀態維持細胞活力，在水分適宜後又能迅速恢復正常生活狀態，這種「Drying without dying」是陸生植物演化出的一種重要特性。復甦植物是研究植物耐脫水機制的特殊模式植物和寶貴的耐旱基因資源植物。但由於缺乏基礎的基因組信息，人們並不了解復甦植物如何在葉片和根系脫水的情況下生存下來。

　　

旋蒴苣苔（Boea hygrometrica）是一種重要的復甦植物，能以脫水狀態在北緯40°附近地區越冬，並能在以石灰巖為主的喀斯特地區生長旺盛，這表明脫水誘導的一些保護機制也有利於植物對其它環境脅迫的耐受性。該合作研究通過測序獲得了1.69Gb的基因組草圖，這是人們首次測序極端耐脫水的植物。基因組分析顯示了進化過程中的兩次全基因組加倍痕跡，也顯示了大量的特有基因。該基因組含有49,374個蛋白編碼基因，其中29.15%是旋蒴苣苔獨有的基因，20%的基因在轉錄水平上對乾燥脫水有顯著的應答。研究人員還發現，在脫水過程中保護光合機構以及快速恢復蛋白合成的能力，對旋蒴苣苔復甦具有非常重要的作用。此外，旋蒴苣苔的轉錄組還存在廣泛的可變剪切。研究揭示，旋蒴苣苔的復甦能力主要是通過脫水應答基因的調控改變演化出來的。作為一個備受期待的耐旱基因資源植物，該研究將有助於提高以植物耐旱及應激能力為目標的基因改良工作。

旋蒴苣苔的基因組特徵分析

旋蒴苣苔脫水應答的轉錄組學分析

來源：中國科學院上海生命科學研究院



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