近日,在國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)和科技部科技支撐計劃等項目支持下,中國科學院青島生物能源與過程研究所周功克研究團隊和蘭州大學、華大基因公司等單位合作,在胡楊基因組及其抗逆機制研究領域取得重要進展(Genomic insights into salt adaptation in a desert poplar. Nature Communications, 2013),相關成果已在線發表于Nature雜志子刊Nature Communications(DOI: 10.1038/ncomms3797)。
樹木森林具有較高的經濟和生態環境價值,是世界上最豐富的纖維生物質資源之一,被廣泛用于建筑、造紙和生物燃料等方面,但目前關于高鹽脅迫下樹木的基因組進化方面卻知之甚少。胡楊(Populus euphratica Oliv.)是一種生長在中國西部鹽堿不毛之地的獨特樹種, 其在高鹽脅迫下仍能保持較快的生長速率和光合效率,耐鹽濃度高達450mM。
作為世界上首次報道發現的耐鹽胡楊基因組,該基因組與其具有緊密相關的同屬中生代的毛白楊非常相似。同時,在胡楊中發現的一些參與耐鹽的基因家族的成員在進化過程中出現多個重復復制現象。此外,與鹽敏感的毛白楊基因組和轉錄組數據相比較,研究發現胡楊在響應鹽脅迫的功能策略上呈現出富集大量正向選擇(positive selection)的基因,它們中的一些基因在鹽脅迫下表現顯著上調。
根據上述研究結果,周功克等提出了胡楊可能的耐鹽機制,為理解樹木適應鹽脅迫機制,加速林木的成材性和耐逆遺傳工程改良等提供了重要研究基礎。
胡楊
胡楊可能的適應鹽脅迫機制