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新发现植物适应恶劣环境相关基因

据韩国《亚洲经济》报道,韩国学者发现了能够战胜寒冷、盐碱和水分不足等恶劣环境的植物基因,此项研究走在世界前列。

通过基因工程学开发出能够在极限环境生存的强生命力植物,有可能解决因粮食不足而带来的一些问题。

韩国教育科学技术部8月7日表示,庆尚大学尹大珍教授研究组证明,在盐土环境中,植物中含有的抗压基因会增多。

本项研究是具有世界水平的美国西海岸大学的项目之一,美国部分教授也参与了研究,这一实验的结果将于下个月在生命科学核心期刊《自然—遗传学》上发表。

与容易受到环境影响的甜土植物(Glycophyte)物种相反,盐土植物(Halophyte)物种是指能在极地地区、沙漠地区和盐湖地区等极限环境中生长的植物物种。

研究小组分别对属于盐土植物科,生长在盐湖地区的植物“盐芥”和属于甜土植物科的“阿拉伯芥”进行了分析和比较。

与阿拉伯芥相比,盐芥中有603个特殊的基因被发现,另外MYB47、HKT1、CBL10等基因中存在的大部分基因在抗压功能方面起着巨大的作用,而在阿拉伯芥中存在的特殊的基因则在抗御疾病方面起重大作用。

这是各种植物物种在进化的过程中为了适应环境进行基因自我选择的结果。

尹教授说:通过植物生命科学的方法把盐土植物中所具有的基因补充到甜土植物中,可以开发出既能适应极限环境也能适应气候变化的植物。

 

英文论文摘要:

The genome of the extremophile crucifer Thellungiella parvula

Thellungiella parvula is related to Arabidopsis thaliana and is endemic to saline, resource-poor habitats2, making it a model for the evolution of plant adaptation to extreme environments. Here we present the draft genome for this extremophile species. Exclusively by next generation sequencing, we obtained the de novo assembled genome in 1,496 gap-free contigs, closely approximating the estimated genome size of 140 Mb. We anchored these contigs to seven pseudo chromosomes without the use of maps. We show that short reads can be assembled to a near-complete chromosome level for a eukaryotic species lacking prior genetic information. The sequence identifies a number of tandem duplications that, by the nature of the duplicated genes, suggest a possible basis for T. parvula's extremophile lifestyle. Our results provide essential background for developing genomically influenced testable hypotheses for the evolution of environmental stress tolerance.

Figure 1: Macro synteny between T. parvula contigs and A. thaliana chromosomes.

Figure 2: Prediction and annotation of ORFs in the T. parvula draft genome.

 

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