鹽芥是十字花科鹽芥屬的一種鹽生植物,，與雙子葉植物研究中所常用的模式植物擬南芥親緣關(guān)系較近,。鹽芥具有作為模式植物的一系列良好特征，如個(gè)體較小,、生活周期短,、自花授粉、種子量大,、基因組較小,，而且易于轉(zhuǎn)化。最重要的是,，鹽芥具有對(duì)高鹽,、干旱和低溫等非生物脅迫極高的耐受能力，使得鹽芥成為研究植物耐受非生物脅迫逆境機(jī)理的理想材料,。
中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的謝旗研究員研究組,、王秀杰研究員研究組、陳受宜研究員研究組,、儲(chǔ)成才研究員研究組和深圳華大基因基因研究院王俊研究員,、美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的Han Bohnert教授以及美國(guó)普渡大學(xué)朱健康教授所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)密切合作，成功解析了鹽芥的全基因組序列,，并找到了一些鹽芥耐受極端環(huán)境機(jī)制的一些線索,。研究人員突破性地利用一種層級(jí)拼接方法對(duì)Illumina GA II測(cè)序技術(shù)所得到的短序列進(jìn)行了成功的拼裝，將其中80%的序列整合到鹽芥的7條染色體上,。進(jìn)化分析顯示,，鹽芥和擬南芥大約分化于700萬到1200萬年之前。分化后的鹽芥基因組獲得了大量的轉(zhuǎn)座子序列,，約占其全基因組序列的52%,，這一比例是擬南芥的4倍。結(jié)合基因結(jié)構(gòu),、序列同源性及表達(dá)信息等數(shù)據(jù),，研究組預(yù)測(cè)到鹽芥基因組存在編碼蛋白基因28,457個(gè)，其中大部分基因都與擬南芥具有一定的同源性,。更細(xì)致的分析發(fā)現(xiàn),，與擬南芥相比鹽芥存在更多的“應(yīng)激響應(yīng)”基因，這些基因通過大片段基因加倍和基因串聯(lián)加倍兩種基因加倍事件而得到加倍,。進(jìn)一步的比較基因組學(xué)和實(shí)驗(yàn)分析顯示,，更多的葉表面蠟質(zhì)、更強(qiáng)的離子轉(zhuǎn)運(yùn)和更快的ABA響應(yīng)等過程使得鹽芥具有更好的高鹽耐受性。
作為理想的研究植物抗鹽機(jī)理的模式生物,，鹽芥全基因組序列的完成將大大加快科學(xué)家在植物耐受非生物脅迫響應(yīng)分子機(jī)制上的研究進(jìn)程,，同時(shí)，對(duì)鹽芥耐鹽分子機(jī)理的深入了解,，為開展重要農(nóng)作物的分子設(shè)計(jì)改良,、提高植物耐受非生物脅迫能力以及對(duì)我國(guó)沿海灘涂和西部邊際土地的開發(fā)利用，保障國(guó)家糧食安全均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,。
該研究在線發(fā)表于7月9日的《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS, July 9, 2012, doi:10.1073/pnas.1209954109）上,。王秀杰課題組的吳華君博士和謝旗課題組的張鐘徽博士等七位研究人員為該論文的共同第一作者。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金,、國(guó)家基礎(chǔ)研究項(xiàng)目,、973計(jì)劃和植物基因組國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等經(jīng)費(fèi)資助。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1073/pnas.1209954109
PMC:
PMID:
Insights into salt tolerance from the genome of Thellungiella salsuginea
Hua-Jun Wua,1, Zhonghui Zhanga,1, Jun-Yi Wangb,1, Dong-Ha Ohc,1, Maheshi Dassanayakec,1, Binghang Liub,1, Quanfei Huangb,1, Hai-Xi Suna, Ran Xiaa, Yaorong Wua, Yi-Nan Wanga, Zhao Yanga, Yang Liua, Wanke Zhanga, Huawei Zhanga, Jinfang Chua, Cunyu Yana, Shuang Fanga, Jinsong Zhanga, Yiqin Wanga, Fengxia Zhanga, Guodong Wanga, Sang Yeol Leed, John M. Cheesemanc, Bicheng Yangb, Bo Lib, Jiumeng Minb, Linfeng Yangb, Jun Wangb,2, Chengcai Chua,2, Shou-Yi Chena,2, Hans J. Bohnertc,d,e, Jian-Kang Zhuf,g,2, Xiu-Jie Wanga,2, and Qi Xiea,2
Thellungiella salsuginea, a close relative of Arabidopsis, represents an extremophile model for abiotic stress tolerance studies. We present the draft sequence of the T. salsuginea genome, assembled based on ∼134-fold coverage to seven chromosomes with a coding capacity of at least 28,457 genes. This genome provides resources and evidence about the nature of defense mechanisms constituting the genetic basis underlying plant abiotic stress tolerance. Comparative genomics and experimental analyses identified genes related to cation transport, abscisic acid signaling, and wax production prominent in T. salsuginea as possible contributors to its success in stressful environments. genome sequence halophyte
