Gần đây, một bài nghiên cứu có tựa đề “Trình tự bộ gen ở quy mô nhiễm sắc thể của Suaeda glauca làm sáng tỏ khả năng chống chịu stress mặn ở halophytes“, được hoàn thành bởi nhóm của Giáo sư Qin Yuan từ Trung tâm Gen, Viện Khoa học và Công nghệ Haixia (Trường Cao đẳng Công nghệ Tương lai) tại Đại học Nông Lâm Phúc Kiến, đã được xuất bản trên tạp chí xếp hạng hàng đầu“Nghiên cứu nghề làm vườn”trong lĩnh vực khoa học làm vườn.

Độ mặn của đất là mối quan tâm ngày càng tăng đối với sản xuất cây trồng toàn cầu và sự phát triển bền vững của nhân loại. Vì vậy, điều quan trọng là phải hiểu được cơ chế chịu mặn và xác định các gen chịu mặn để tăng cường khả năng chống chịu của cây trồng đối với stress mặn. S. glauca, một loài halophyte thích nghi tốt với môi trường nước biển, có khả năng hấp thụ và duy trì nồng độ muối cao trong tế bào, đặc biệt là trong lá của nó, cho thấy sự hiện diện của một cơ chế riêng biệt về khả năng chịu mặn.

Trong nghiên cứu này, tác giả thực hiện de novo trình tự của S. glauca bộ gen. Bộ gen có kích thước 1.02 Gb (bao gồm hai bộ haplotypes) và chứa 54,761 gen chú thích, bao gồm các alen và lặp lại. Phân tích bộ gen so sánh cho thấy sự tổng hợp mạnh mẽ giữa bộ gen của S. glauca và B. thô tục. Sau đó S. glauca bộ gen, 70.56% bao gồm các trình tự lặp lại, trong đó Retroelements là phổ biến nhất (Hình 1).

Tận dụng sự lắp ráp nhận biết alen của S. glauca bộ gen, chúng tôi đã nghiên cứu biểu hiện đặc hiệu của alen trên toàn bộ bộ gen trong các mẫu được phân tích. Kết quả chỉ ra rằng sự đa dạng trong trình tự khởi đầu có thể góp phần vào sự biểu hiện nhất quán của các alen cụ thể (tham khảo toàn văn để biết chi tiết). Hoa thực vật hạt kín điển hình bao gồm bốn vòng: đài hoa, cánh hoa, nhị hoa và lá noãn, mặc dù sự sai lệch so với sự sắp xếp này có thể xảy ra ở một số loài. TRONG S. glauca, chỉ có ba vòng xoắn được quan sát, trong đó các vòng xoắn đầu tiên bị suy giảm đáng kể và các vòng xoắn thứ hai biểu hiện các đặc điểm giống đài hoa. Vòng xoắn thứ ba và thứ tư cho thấy kiểu hình bình thường (Hình 2A). Để xác nhận danh tính giống như đài hoa của vòng thứ hai của S. glauca hoa, chúng tôi đã phân tích sự biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình quang hợp và liên quan đến tổng hợp chất diệp lục. Các bản đồ nhiệt phân cụm cho thấy kiểu biểu hiện của các gen được kiểm tra ở các vòng thứ hai tương tự như kiểu biểu hiện của các lá đài. Hơn nữa, một phân tích có hệ thống về họ gen ABCE đã làm sáng tỏ sự hình thành của S. glaucahình thái hoa của hoa, cho thấy rằng sự rối loạn chức năng của gen loại A là nguyên nhân dẫn đến sự vắng mặt của cánh hoa trong S. glauca (Hình 2).

Để hiểu sâu hơn về cơ chế dung nạp muối ở Suaeda các loài thực vật từ góc độ bộ gen, chúng tôi đã tiến hành phân tích bộ gen so sánh giữa Suaeda loài, bao gồm Suaeda aralocaspica (một loại cây chịu mặn ở vùng Họ rau dền họ) và các loài không chịu mặn khác trong cùng họ. Kết quả cho thấy sự mở rộng đáng kể của các họ gen ở hai loài chịu mặn này. Suaeda loài, bao gồm tổng số 1840 gen (Hình 3A). Phân tích sự phong phú của các gen này cho thấy sự phong phú đáng chú ý của các thuật ngữ Bản thể gen (GO) liên quan đến Sửa chữa DNA, sự ổn định của nhiễm sắc thể, khử bằng DNA, liên kết cationvà tín hiệu đèn đỏ/đỏ xa con đường trong các họ gen mở rộng được chia sẻ của Suaeda loài (Hình 3B). So sánh với các loài không halophytic ở Họ rau dền gia đình, các gen mở rộng trong Suaeda các loài chủ yếu được làm giàu ở “Duy trì độ ổn định DNA/chất nhiễm sắc" chức năng. Điều này cho thấy vai trò “duy trì độ ổn định DNA/chất nhiễm sắc” có thể đóng một vai trò quan trọng trong khả năng chịu mặn của Suaeda cây.

Để xác thực thêm những quan sát nói trên, chúng tôi đã tiến hành phân tích chuỗi RNA tạm thời trên cây Suaeda được xử lý bằng muối. Phân tích cụm các gen biểu hiện khác nhau tại các thời điểm khác nhau sau khi xử lý muối được thể hiện trong Hình 4A, B. Đáng chú ý, các gen chuyển tiếp được xác định là cơ chế phản ứng ổn định cho S. glauca để đối phó với stress muối. Điều thú vị là các gen điều hòa chuyển tiếp ở lá chủ yếu liên quan đến Sửa chữa DNA và ổn định nhiễm sắc thểy, cùng với việc làm giàu GO liên quan đến quá trình sinh tổng hợp lipid và quá trình trao đổi chất isoprenoid. Những kết quả này phù hợp với phân tích trước đây của S. glauca mở rộng họ gen (Hình 4C). Ngoài ra, phân tích các yếu tố phiên mã trên toàn bộ gen cho thấy sự mở rộng đáng kể của họ gen FAR1 (tham khảo toàn văn để biết chi tiết). Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm để xác định vai trò chính xác của họ gen FAR1 đối với khả năng chịu mặn ở S. glauca.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi de novo đã tập hợp bộ gen đơn bội của S. glauca ở cấp độ nhiễm sắc thể. Trình tự bộ gen có chất lượng cao và chú thích rộng rãi, thiết lập nó như một bộ gen tham chiếu cho halophyte S. glauca. Ngoài ra, chúng tôi đã làm sáng tỏ một cơ chế chịu mặn mới liên quan đến việc “duy trì sự ổn định DNA/chất nhiễm sắc” ở thực vật chịu mặn. Theo hiểu biết của chúng tôi, cơ chế chịu mặn này là một khám phá gần đây ở thực vật chịu mặn, có khả năng mang lại những hiểu biết và con đường mới để tăng cường khả năng chịu mặn của cây trồng.

# # #

dự án

Tác giả

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 , Sheng Wang, Mohammad Aslam, Hong Wang, Yuan Qin

Chi nhánh

¹Phòng thí nghiệm trọng điểm cấp bang về kiểm soát dịch hại sinh thái đối với cây trồng Phúc Kiến và Đài Loan, Trường Cao đẳng Bảo vệ thực vật, Phòng thí nghiệm trọng điểm tỉnh Phúc Kiến về Sinh học Hệ thống thực vật ứng dụng Haixia, Trung tâm Gen và Công nghệ sinh học, Trường Cao đẳng Khoa học Đời sống, Đại học Nông lâm Phúc Kiến, Phúc Châu 350002, Trung Quốc ;

²Viện Khoa học và Công nghệ Pingtan, Đại học Nông Lâm Phúc Kiến, Phúc Châu 350400, Trung Quốc;

³Khoa Hóa sinh, Vi sinh và Miễn dịch học, Đại học Saskatchewan, Saskatoon, SK S7N 5E5, Canada;

⁴Cao đẳng Nông nghiệp, Đại học Nông Lâm Phúc Kiến, Phúc Châu 350002, Trung Quốc;

⁵Cao đẳng Lâm nghiệp, Đại học Nông Lâm Phúc Kiến, Phúc Châu 350002, Trung Quốc;

⁶Phòng thí nghiệm trọng điểm Phúc Kiến về bảo tồn và sử dụng bền vững đa dạng sinh học biển, Viện Hải dương học Phúc Châu, Đại học Mân Giang, Phúc Châu, 350108, Trung Quốc

Giới thiệu nhân dân tệ Tần

Tiến sĩ Qin Yuan là một nhân vật học thuật nổi tiếng với bằng Tiến sĩ. trong Sinh học phát triển. Bà hiện đang giữ các chức vụ Giáo sư, Tiến sĩ Giám sát và Trưởng khoa Khoa học Đời sống tại Đại học Nông Lâm Phúc Kiến.

Hành trình học tập của cô bắt đầu với bằng Cử nhân Dược tại Đại học Vũ Hán năm 2001, sau đó là bằng Tiến sĩ. lấy bằng Tiến sĩ về Sinh học Phát triển của cùng một tổ chức vào năm 2006. Từ năm 2006 đến 2009, cô đã thực hiện nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Khoa học Thực vật tại Đại học Arizona, Hoa Kỳ. Sau đó, từ năm 2009 đến 2014, cô giữ chức vụ Phó nhà nghiên cứu tại Viện Sinh lý và Sinh thái Thực vật thuộc Viện Khoa học Sinh học Thượng Hải, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Từ năm 2014, cô là giáo sư tận tâm tại Đại học Nông Lâm Phúc Kiến.

Những đóng góp đặc biệt và chuyên môn của Tiến sĩ Qin đã mang lại cho bà nhiều sự công nhận. Cô được đánh giá là nhân tài cấp cao hạng B của tỉnh Phúc Kiến và được trao Giải thưởng Khoa học Tự nhiên tỉnh Phúc Kiến (Giải Nhì) năm 2020 với tư cách là tác giả chính. Cô là người nhận được “Quỹ nhà khoa học trẻ xuất sắc quốc gia” danh giá và “Học bổng nâng cao Newton” quý ​​giá như một phần của Chương trình tài năng Trung-Anh. Hơn nữa, cô còn liên kết với “Chương trình Trăm Nhân tài” và giữ các vị trí chủ chốt trong lãnh đạo giáo dục đại học ở tỉnh Phúc Kiến. Những đóng góp của cô vượt ra ngoài phạm vi học thuật; cô ấy là giáo sư “Học giả Minjiang” được bổ nhiệm đặc biệt và là một chuyên gia xuất sắc ở Khu tự trị dân tộc Choang Quảng Tây.

Những thành tựu của Tiến sĩ Qin còn được trao cho nhiều giải thưởng khác nhau, bao gồm Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Thanh niên Phúc Kiến, Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Thanh niên Phúc Kiến Yunsheng, và Huân chương XNUMX tháng XNUMX Thanh niên Phúc Kiến. Cô cũng đã được vinh danh với giải thưởng giảng dạy “Quỹ Kỹ thuật Nhà giáo dục Tiến bộ và Có đạo đức”. Ngoài ra, cô còn dẫn đầu một nhóm giành được Giải Đồng trong Cuộc thi Khởi nghiệp và Đổi mới Sau Tiến sĩ Quốc gia.

Danh mục nghiên cứu có tác động mạnh mẽ của cô bao gồm hơn mười dự án cấp quốc gia và cấp tỉnh, bao gồm các lĩnh vực như “Dự án hợp tác quốc tế về khoa học tự nhiên quốc gia”, “Dự án trọng điểm của Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia của Quỹ chung xuyên eo biển”, “Quỹ nhà khoa học trẻ xuất sắc về khoa học tự nhiên quốc gia”. Dự án,” và “Dự án chung của Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia.” Nghiên cứu của cô tập trung vào sự phát triển sinh sản của thực vật, đỉnh cao là ba cuốn sách/chương của tác giả và năm bằng sáng chế. Học bổng của Tiến sĩ Qin được phản ánh trong hơn 80 ấn phẩm có liên quan, bao gồm hơn 60 bài báo được SCI lập chỉ mục trên các tạp chí uy tín như PNAS, Current Biology, và Plant Cell, cùng nhiều tạp chí khác.

Cam kết của Tiến sĩ Qin mở rộng đến vai trò biên tập, bao gồm Phó Tổng biên tập “Tạp chí Sinh học Nhiệt đới” và là thành viên ban biên tập cho các tạp chí như “Sinh học Truyền thông”, “Sinh học Thực vật Nhiệt đới” và “Khoa học Thực vật Cận nhiệt đới”. .” Cô cũng tích cực đóng góp cho các ủy ban học thuật, chẳng hạn như Ủy ban đặc biệt về sinh học tế bào của Hiệp hội thực vật Trung Quốc. Vai trò của cô với tư cách là người đánh giá vòng hai cho Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia và là người đánh giá cho “Chương trình Ngàn Tài năng Trẻ” đã nhấn mạnh chuyên môn và tầm ảnh hưởng của cô.

Sự cống hiến của cô cho giáo dục được thể hiện rõ qua việc giám sát các sinh viên tốt nghiệp, nhiều người trong số họ đã được trao ba Giải thưởng Luận án Tiến sĩ Xuất sắc của Tỉnh và một Giải thưởng Luận văn Thạc sĩ Xuất sắc của Tỉnh.

Nếu có thắc mắc hoặc liên hệ, có thể liên hệ với Tiến sĩ Qin Yuan tại [email được bảo vệ].