최근 ''이라는 제목의 연구 논문이 나왔습니다.염색체 규모의 게놈 서열 수에다 글라우카 염생식물의 염분 스트레스 내성을 밝힙니다“는 Fujian 농림대학교 Haixia 과학 기술 연구소(미래 기술 대학) 유전체학 센터의 Qin Yuan 교수 팀이 완성한 것으로, 최고 순위 저널 “원예 연구” 원예 과학 분야에서.

토양 염분 전 세계 작물 생산과 인류의 지속 가능한 발전에 대한 관심이 커지고 있습니다. 따라서 염분 스트레스에 대한 작물 내성을 향상시키기 위해서는 염분 내성 메커니즘을 이해하고 내염성 유전자를 식별하는 것이 중요합니다. S. 글라우카바닷물 환경에 잘 적응한 염생식물종인 는 세포 내, 특히 잎에서 높은 염분 농도를 흡수하고 유지하는 독특한 능력을 가지고 있어 내염성에 대한 뚜렷한 메커니즘이 존재함을 시사합니다.

이 연구에서 저자는 수행했습니다. 드 노보 시퀀싱 S. 글라우카 게놈. 게놈의 크기는 1.02Gb(54,761개의 일배체형 세트로 구성)이며 대립유전자와 반복을 포함하여 주석이 달린 XNUMX개의 유전자를 포함합니다. 비교 게놈 분석을 통해 다음과 같은 게놈 사이에 강한 신테니가 나타났습니다. S. 글라우카 과 B. 불가리스. 의 S. 글라우카 게놈의 70.56%는 반복 서열로 구성되며 Retroelements가 가장 풍부합니다(그림 1).

대립유전자 인식 어셈블리를 활용하여 S. 글라우카 게놈, 우리는 분석된 샘플에서 게놈 전체 대립유전자 특이적 발현을 조사했습니다. 결과는 프로모터 서열의 다양성이 일관된 대립유전자 특이적 발현에 기여할 수 있음을 나타냅니다(자세한 내용은 전문 참조). 전형적인 속씨식물의 꽃은 꽃받침, 꽃잎, 수술, 심피의 네 가지 나층으로 구성되어 있지만 일부 종에서는 이러한 배열에서 벗어나는 경우도 있습니다. ~ 안에 S. 글라우카, 세 개의 나층만이 관찰되었으며, 첫 번째 나층은 상당히 저하되었고 두 번째 나층은 꽃받침과 같은 특징을 나타냈습니다. 세 번째와 네 번째 나층은 정상적인 표현형을 보여줍니다(그림 2A). 두 번째 나층의 꽃받침 같은 정체성을 확인하기 위해 S. 글라우카 꽃에서 광합성과 엽록소 합성 관련 경로에 관여하는 유전자의 발현을 분석했습니다. 클러스터된 열 지도는 두 번째 소용돌이에서 조사된 유전자의 발현 패턴이 꽃받침의 발현 패턴과 유사하다는 것을 보여주었습니다. 또한 ABCE 유전자군에 대한 체계적인 분석을 통해 다음의 형성이 밝혀졌습니다. S. 글라우카의 꽃 형태는 A급 유전자의 기능 장애가 꽃잎이 없는 원인임을 시사합니다. S. 글라우카 (그림 2).

염 내성 메커니즘을 심층적으로 이해하기 위해서는 수에다 게놈 관점에서 속 식물 간의 비교 게놈 분석을 실시했습니다. 수에다 종을 포함하여 수에다 아랄로카스피카 (염분에 강한 식물) 아마란스과 가족) 및 같은 가족의 다른 염분에 내성이 없는 종. 결과는 이 두 가지 내염성 유전자군의 상당한 확장을 보여주었습니다. 수에다 총 1840개의 유전자를 포함하는 종(그림 3A). 이들 유전자의 농축 분석은 다음과 관련된 Gene Ontology(GO) 용어의 주목할만한 농축을 공개했습니다. DNA 수리, 염색체 안정성, DNA 탈메틸화, 양이온 결합및 적색/원적외선 신호 공유된 확장된 유전자 계열 내의 경로 수에다 종(그림 3B). 비염생성 종에 비해 아마란스과 가족, 확장된 유전자 수에다 종은 주로 "DNA/염색질 안정성 유지" 기능. 이는 "DNA/염색질 안정성 유지"의 역할이 염 내성에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 수에다 식물.

앞서 언급한 관찰 내용을 추가로 검증하기 위해 소금 처리된 Suaeda 식물에 대한 시간적 RNA-seq 분석을 수행했습니다. 염 처리 후 다양한 시점에서 차별적으로 발현된 유전자의 클러스터 분석이 그림 4A, B에 나와 있습니다. 특히, 전이 유전자는 에 대한 안정적인 반응 메커니즘으로 확인되었습니다. S. 글라우카 염분 스트레스에 대처하기 위해 흥미롭게도, 잎에서 상향 조절된 전이 유전자는 주로 다음과 관련이 있었습니다. DNA 복구 및 염색체 안정화y와 관련된 GO 농축과 함께 지질 생합성 과정 과 이소프레노이드 대사 과정. 이러한 결과는 이전의 분석과 일치합니다. S. 글라우카 유전자 가족 확장 (그림 4C). 또한, 전사 인자에 대한 게놈 차원의 분석은 FAR1 유전자 계열의 상당한 확장을 나타냅니다(자세한 내용은 전문 참조). 그러나 S. glauca의 염 내성에서 FAR1 유전자 계열의 정확한 역할을 결정하려면 추가 조사가 필요합니다.

이 연구에서 우리는 드 노보 반수체 게놈을 조립했습니다. S. glauca 염색체 수준에서. 게놈 서열의 품질이 높고 주석이 광범위하여 염생식물에 대한 참조 게놈으로 확립되었습니다. S. 글라우카. 또한 염생식물의 "DNA/염색질 안정성 유지"와 관련된 새로운 염 내성 메커니즘을 밝혀냈습니다. 우리가 아는 바로는 이러한 내염성 메커니즘은 염생 식물 내에서 최근 발견된 것이며, 잠재적으로 작물 내염성을 향상시키기 위한 새로운 통찰력과 길을 제공합니다.

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참고자료

작성자

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 , 왕 왕(Sheng Wang), 모하마드 아슬람(Mohammad Aslam), 왕 홍(Hong Wang), 위안 친(Yuan Qin)

제휴

¹복건성 및 대만 작물에 대한 생태 해충 방제 국가 핵심 실험실, 식물 보호 대학, 복건성 Haixia 응용 식물 시스템 생물학 핵심 실험실, 유전체학 및 생명 공학 센터, 생명 과학 대학, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, 중국 ;

²중국 복주 350400 복건농림대학교 평탄과학기술연구소;

³캐나다 SK S7N 5E5 사스카툰 서스캐처원 대학교 생화학, 미생물학 및 면역학과;

⁴중국 복주 350002 복건농업임업대학교 농업대학;

⁵중국 복주 350002 복건농업임업대학교 임업대학;

⁶중국 푸저우 민장대학교 푸저우 해양학 연구소 해양 생물 다양성 보존 및 지속 가능한 활용에 관한 푸젠 핵심 연구소

소개 원 진

Qin Yuan 박사는 박사학위를 취득한 저명한 학자입니다. 발달 생물학에서. 그녀는 현재 복건성 농림대학교 생명과학부 교수, 박사 지도교수, 학장직을 맡고 있습니다.

그녀의 학업 여정은 2001년 우한 대학교에서 약학 학사 학위를 취득한 후 박사 학위를 취득하면서 시작되었습니다. 2006년 같은 기관에서 발생생물학 박사 학위를 취득했습니다. 2006년부터 2009년까지 그녀는 미국 애리조나대학교 식물과학과에서 박사후 연구를 수행했습니다. 이후 2009년부터 2014년까지 중국과학원 상하이 생명과학원 산하 식물생태학연구소 부연구원으로 재직했습니다. 2014년부터 그녀는 복건성 농림대학교에서 전담 교수로 재직하고 있습니다.

Qin 박사의 뛰어난 공헌과 전문 지식은 수많은 표창을 받았습니다. 그녀는 복건성에서 B급 고급 인재로 평가받고 있으며, 주저자로 2020년 복건성 자연과학상(XNUMX등상)을 수상했습니다. 그녀는 중국-영국 인재 프로그램의 일환으로 권위 있는 "국가 우수 젊은 과학자 기금"과 존경받는 "뉴턴 고급 펠로우십"의 수혜자입니다. 또한 그녀는 "백인 프로그램"에 소속되어 있으며 푸젠성 고등 교육 리더십의 핵심 직책을 맡고 있습니다. 그녀의 기여는 학계를 넘어 확장됩니다. 그녀는 특별 임명된 “민강 학자” 교수이자 광시 장족 자치구의 저명한 전문가입니다.

Qin 박사의 업적은 Fujian Youth Science and Technology Award, Fujian Yunsheng Youth Science and Technology Award, Fujian Youth May Fourth Medal 등 다양한 상을 수상했습니다. 그녀는 또한 "Upward and Virtuous Educator Engineering Fund" 교육상을 수상한 바 있습니다. 또한 그녀는 전국 박사후 연구원 혁신 및 기업가 정신 대회에서 동상을 획득하는 팀을 이끌었습니다.

그녀의 영향력 있는 연구 포트폴리오는 "국가 자연과학 국제 협력 프로젝트", "국가 자연과학 재단 양안 공동 기금 핵심 프로젝트", "국가 자연 과학 우수 젊은 과학자 기금"과 같은 영역을 포괄하는 80개 이상의 국가 및 지방 프로젝트를 포괄합니다. 프로젝트', '국립자연과학재단 종합사업' 등을 들 수 있다. 그녀의 연구는 식물 생식 발달에 중점을 두고 있으며, 60권의 저서/챕터와 XNUMX개의 발명 특허를 보유하고 있습니다. Qin 박사의 장학금은 PNAS, Current Biology, Plant Cell 등 유명 저널에 게재된 XNUMX개 이상의 SCI 색인 논문을 포함하여 XNUMX개 이상의 관련 출판물에 반영되어 있습니다.

Qin 박사의 헌신은 "Journal of Tropical Biology"의 부편집장을 포함하여 "Communications Biology", "Tropical Plant Biology" 및 "Subtropical Plant Science"와 같은 저널의 편집위원으로서 편집 역할까지 확대됩니다. .” 그녀는 또한 중국 식물 학회 세포 생물학 특별 위원회와 같은 학술 위원회에 적극적으로 기여하고 있습니다. 국립자연과학재단(National Natural Science Foundation)의 XNUMX차 검토자이자 "Young Thousand Talents Program"의 평가자로서 그녀의 역할은 그녀의 전문성과 영향력을 강조합니다.

교육에 대한 그녀의 헌신은 그녀가 대학원생을 감독하는 것을 통해 분명하게 드러납니다. 이들 중 다수는 XNUMX개의 주정부 우수 박사 학위 논문 상과 XNUMX개의 주정부 우수 석사 학위 논문 상을 받았습니다.

문의사항이나 연락이 필요하시면 Qin Yuan 박사에게 연락하세요. [이메일 보호].