近日，福建省農業(yè)科學院生物技術研究所聯合中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所、崖州灣國家實驗室、廈門大學生命科學學院等單位，在植物學頂級學術期刊《New Phytologist（新植物學人）》發(fā)表研究論文。該研究全面揭示了結構變異對水稻耐鹽性的影響，基于結構變異圖譜挖掘到了關鍵耐鹽基因——OsMADS56。
土地鹽堿化，是威脅農作物生長的主要環(huán)境因素之一。在水稻生長發(fā)育的各個階段，鹽脅迫均會對其造成不同程度危害，引發(fā)減產。應對土地鹽堿化，開發(fā)利用鹽堿地，必須“以種適地”，選育更多優(yōu)異的耐鹽品種。
近年來，我國科學家挖掘了一批水稻耐鹽基因，并解析了其調控耐鹽性的分子機制，將其應用于育種實踐。本研究的創(chuàng)新之處，則在于揭示了結構變異對水稻耐鹽性的影響。
眾所周知，遺傳信息的本質，是DNA分子上ATCG等4種堿基的排列順序。其中任何細微的變化，都可能引發(fā)連鎖反應。結構變異指的是較長DNA片段的缺失、插入、重復、倒位、易位等。這些變化可能會導致基因的結構和功能發(fā)生改變。過去，由于基因測序手段的限制，許多結構變異很難被挖掘和鑒定。
在前期研究中，研究團隊利用全球核心種質資源構建了群體規(guī)模最大、基因組充分注釋、稻屬中最為系統的圖形超級泛基因組，解析了全面的水稻基因組序列變異圖譜。這為探究結構變異對水稻耐鹽性的影響奠定了基礎。
通過進一步研究，該團隊發(fā)現：許多結構變異，能夠影響相關基因的表達，進而影響水稻耐鹽性。他們挖掘到了一個位于OsMADS56基因上的結構變異。該變異導致了OsMADS56基因表達量的降低，從而影響了水稻的耐鹽性。
后續(xù)研究表明：OsMADS56是一個全新的耐鹽基因，對水稻耐鹽性發(fā)揮正向調控作用。在面對鹽脅迫時，它可通過協調抗氧化酶活性，調節(jié)體內活性氧的積累，以影響水稻耐鹽性。
之后，科研人員又在大多數耐鹽水稻品種中，檢測到了同樣的結構變異。這進一步表明，該結構變異確實對耐鹽基因OsMADS56產生了重大影響，在水稻耐鹽性調節(jié)中發(fā)揮了重要作用。
該研究利用水稻圖形超級泛基因組結合轉錄組學技術，使得過去難以發(fā)現的與耐鹽相關的結構變異得以揭示，為耐鹽基因挖掘和耐鹽優(yōu)異種質資源的創(chuàng)新利用提供了全新解決方案，將進一步推動水稻耐鹽全基因組設計育種。（記者 張輝 通訊員 林雅容 張潔）
轉自：福建日報
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