最近、「染色体スケールのゲノム配列 スエダグラウカ 塩生植物の塩ストレス耐性を明らかにする福建省農林大学海夏科学技術院（未来技術学院）ゲノミクスセンターの秦源教授のチームが完成させた論文が、トップランクの学術誌「」に掲載された。園芸研究園芸学の分野で。

土壌塩分濃度 世界的な作物生産と人類の持続可能な発展に対する関心が高まっています。 したがって、塩ストレスに対する作物の耐性を高めるには、耐塩性のメカニズムを理解し、耐塩性遺伝子を同定することが重要です。 S.グラウカ海水環境によく適応した塩生植物の一種で、細胞内、特に葉に高濃度の塩分を吸収して保持する独特の能力があり、耐塩性には明確な機構が存在することが示唆されています。

この研究で著者らは、 新たに の順序付け S.グラウカ ゲノム。 ゲノムのサイズは 1.02 Gb (54,761 セットのハプロタイプで構成) で、対立遺伝子とリピートを含む XNUMX 個の注釈付き遺伝子が含まれています。 比較ゲノム分析により、ゲノム間の強力なシンテニーが明らかになりました。 S.グラウカ & B.尋常性。 の S.グラウカ ゲノムの 70.56% はリピート配列で構成されており、レトロエレメントが最も豊富です (図 1)。

の対立遺伝子を認識したアセンブリを活用する S.グラウカ ゲノムを解析し、分析したサンプルにおけるゲノム全体の対立遺伝子特異的発現を調査しました。 結果は、プロモーター配列の多様性が一貫した対立遺伝子特異的発現に寄与している可能性があることを示しました (詳細については全文を参照)。 典型的な被子植物の花は、がく片、花弁、おしべ、心皮の XNUMX つの輪生で構成されていますが、種によってはこの配置からの逸脱が発生する可能性があります。 で S.グラウカ、2つの渦巻きのみが観察され、最初の渦巻きは著しく劣化し、XNUMX番目の渦巻きはがく片のような特徴を示しました。 XNUMX 番目と XNUMX 番目の渦巻きは正常な表現型を示します (図 XNUMXA)。 の第 XNUMX 渦巻きのがく片のような正体を確認するには、 S.グラウカ 花では、光合成およびクロロフィル合成関連経路に関与する遺伝子の発現を分析しました。 クラスター化されたヒート マップは、第 XNUMX 輪生で調べられた遺伝子の発現パターンががく片の発現パターンと類似していることを示しました。 さらに、ABCE 遺伝子ファミリーの体系的な分析により、 S.グラウカの花の形態は、Aクラス遺伝子の機能不全が花びらの欠如の原因であることを示唆しています。 S.グラウカ （図2）。

耐塩性のメカニズムを深く理解するために スエダ 属植物をゲノムの観点から比較するため、以下のゲノム解析を行った。 スエダ 種を含む 末田アラロカスピカ （植物内の耐塩性植物） ヒユ科 科）および同じ科の他の非耐塩性種。 その結果、これら XNUMX つの耐塩性遺伝子ファミリーの大幅な拡大が明らかになりました。 スエダ 合計 1840 個の遺伝子を含む (図 3A)。 これらの遺伝子の強化分析により、以下に関連するジーンオントロジー (GO) 用語の顕著な強化が明らかになりました。 DNA修復, 染色体の安定性, DNAの脱メチル化, カチオン結合, 赤/遠赤色光信号 共有拡張遺伝子ファミリー内の経路 スエダ 種（図３Ｂ）。 非塩生植物種と比較して、 ヒユ科 家族、拡張された遺伝子 スエダ 種には主に「」が豊富に含まれています。DNA/クロマチンの安定性維持" 関数。 このことは、「DNA/クロマチンの安定性維持」の役割が耐塩性において重要な役割を果たしている可能性を示唆しています。 スエダ 植物です。

前述の観察をさらに検証するために、塩処理した Suaeda 植物に対して一時的な RNA-seq 分析を実施しました。 塩処理後のさまざまな時点で差次的に発現された遺伝子のクラスター分析を図 4A、B に示しました。注目すべきことに、トランジションアップ遺伝子は、塩処理に対する安定した応答機構として同定されました。 S.グラウカ 塩分ストレスに対処するために。 興味深いことに、葉の移行上方制御遺伝子は主に DNA修復と染色体の安定化y、それに関連する GO エンリッチメントとともに 脂質生合成プロセス & イソプレノイドの代謝プロセス。 これらの結果は、以前の分析と一致しています。 S.グラウカ 遺伝子ファミリーの拡大 (図 4C)。 さらに、転写因子のゲノムワイド分析により、FAR1 遺伝子ファミリーの大幅な拡大が示されました (詳細については全文を参照)。 ただし、S. glauca の耐塩性における FAR1 遺伝子ファミリーの正確な役割を決定するには、さらなる研究が必要です。

この研究では、 新たに ～の半数体ゲノムを組み立てた S. グラウカ 染色体レベルで。 ゲノム配列は高品質であり、注釈も広範囲にわたるため、塩生植物の参照ゲノムとして確立されています。 S.グラウカ。 さらに、塩生植物における「DNA/クロマチンの安定性維持」に関わる新たな耐塩機構を解明しました。 私たちの知る限り、この耐塩性のメカニズムは塩生植物内で最近発見されたものであり、作物の耐塩性を高めるための新たな洞察と手段を提供する可能性があります。

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参考文献

作成者

Yan Cheng、Jin Sun、Mengwei Jiang、Ziqiang Luo、Yu Wang、Yanhui Liu、Weiming Li、Bing Hu、Chunxing Dong、Kangzhuo Ye、Zixian Li、Fang Deng、Lulu Wang、Ling Cao、Shijiang Cao、Chenglang Pan、Ping Zheng 、シェン・ワン、モハマド・アスラム、ホン・ワン、ユアン・チン

アフィ

¹福建省植物保護学院、福建省植物保護学院、福建省および台湾作物生態害虫防除の国家重点研究所、福建省農林大学生命科学部、海夏応用植物システム生物学重点研究所、生命科学部、福州350002、中国;

²平潭科学技術大学、福建農林大学、福州市 350400、中国;

³サスカチュワン大学、サスカトゥーン、SK S7N 5E5、カナダの生化学、微生物学、免疫学部。

⁴福建農林大学農学部、福州350002、中国;

⁵福建農林大学林業学院、福州350002、中国;

⁶海洋生物多様性の保全と持続可能な利用に関する福建省重要研究室、福州海洋研究所、岷江大学、福州市、350108、中国

私たちについて 元 Q

チン・ユアン博士は、博士号を取得した著名な学者です。 発生生物学の博士号を取得。 彼女は現在、福建農林大学の教授、博士指導教員、生命科学部の学部長を務めています。

彼女の学問の旅は、2001 年に武漢大学で薬学の学士号を取得することから始まり、その後、博士号を取得しました。 2006 年に同機関で発生生物学の博士号を取得しました。2006 年から 2009 年にかけて、米国のアリゾナ大学の植物科学部で博士研究員として研究を行いました。 その後、2009 年から 2014 年まで、中国科学院上海生物科学研究所内の植物生理生態研究所で准研究員を務めました。 2014 年から福建農林大学の専任教授を務めています。

チン博士の並外れた貢献と専門知識は、数多くの評価を獲得しています。 彼女は福建省のB級ハイレベルの人材として高く評価されており、2020年には筆頭著者として福建省自然科学賞（第二賞）を受賞した。 彼女は、中英人材プログラムの一環として、栄誉ある「国家優秀若手科学者基金」と尊敬される「ニュートン・アドバンスト・フェローシップ」の受賞者です。 さらに、彼女は「百人才プログラム」に所属しており、福建省の高等教育の指導者として重要な地位を占めています。 彼女の貢献は学界を超えて広がっています。 彼女は特別に任命された「閩江学者」教授であり、広西チワン族自治区の著名な専門家です。

秦博士の功績は、福建省青少年科学技術賞、福建省雲生青少年科学技術賞、福建省青少年五四勲章など、さまざまな賞に及んでいます。 彼女はまた、「Upward and Virtuous Educator Engineering Fund」の教育賞も受賞しています。 さらに、彼女はチームを率いて、全米博士研究員イノベーションおよび起業家精神コンテストで銅賞を獲得しました。

彼女の影響力のある研究ポートフォリオには、「国家自然科学国際協力プロジェクト」、「国家自然科学財団海峡両岸共同基金重点プロジェクト」、「国家自然科学優秀若手科学者基金」などの分野を含む80以上の国および地方のプロジェクトが含まれています。プロジェクト」および「国立自然科学財団総合プロジェクト」 彼女の研究は植物の生殖発達を中心としており、60 冊の著書/章と XNUMX 件の発明特許で頂点に達します。 チン博士の学識は、PNAS、Current Biology、Plant Cell などの著名なジャーナルの XNUMX 以上の SCI 索引付き論文を含む XNUMX 以上の関連出版物に反映されています。

チン博士の貢献は、「Journal of Tropical Biology」の副編集長、「Communications Biology」、「Tropical Plant Biology」、「Subtropical Plant Science」などの雑誌の編集委員を含む編集の役割にまで及びます。 」 彼女はまた、中国植物学会の細胞生物学特別委員会などの学術委員会にも積極的に貢献しています。 国立自然科学財団の第 XNUMX ラウンド審査員および「Young Thousand Talents Program」の評価者としての彼女の役割は、彼女の専門知識と影響力を強調しています。

彼女の教育に対する献身は大学院生の指導を通じて明らかであり、その多くは州の優秀博士論文賞を XNUMX つ、州の優秀修士論文賞を XNUMX つ受賞しています。

お問い合わせまたは連絡先については、Qin Yuan 博士までご連絡ください。 [メール保護].