曹曉風院士團隊在普通田菁基因組及耐鹽堿基因挖掘中取得新進展

    根據(jù)聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織關于世界土壤健康的報告，全球有超過10億公頃的土地受到鹽堿化的影響，我國擁有各類可利用鹽堿地總面積超過5億畝。土壤鹽堿化已成為世界性的難題。發(fā)掘和利用耐鹽堿植物，驅動鹽堿地生物改良是最為綠色、高效的改良途徑。   

　　中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所曹曉風院士團隊與黑龍江省農科院草業(yè)所潘多鋒等合作，從800余份植物材料中成功篩選出極度耐鹽堿的豆科植物普通田菁（Sesbania cannabina），在pH 9.5-10的蘇打鹽堿地可生長且結瘤固氮。通過一輪的田菁全量還田的小區(qū)試驗，顯著降低了土壤的pH值和電導率，提高了土壤有機碳含量。表明田菁改土培肥效果顯著。為了深入解析田菁耐逆適生的分子基礎，研究團隊測序并組裝了首個異源四倍體普通田菁（魯菁5）的端到端基因組完成圖，約2,087 Mb，注釋獲得89970基因。亞基因分析表明普通田菁A和B兩套亞基因組大約在790萬年前分化。比較基因組分析顯示，同源染色體經歷了大規(guī)模的倒位事件，以及由轉座子擴張導致的同源染色體5A和5B的大小差異。結合轉錄組分析，作者挖掘并鑒定了4個田菁特異的磷轉運蛋白PHT1家族成員，這些成員在鹽堿脅迫的田菁根中誘導表達，很可能通過緩解鹽堿土壤中可用磷的缺乏來抵御鹽堿脅迫。

　　該工作組裝并注釋了極耐鹽堿且改土培肥效果好的豆科綠肥田菁的基因組，為田菁耐逆適生基因的挖掘與利用研究提供了高質量的參考基因組。同時，鑒定到的耐鹽堿相關基因及且調控作用，將為田菁驅動的鹽堿地生物改良提供了理論依據(jù)。

　　該項成果以題為“Telomere-to-telomere genome of the allotetraploid legume Sesbania cannabina reveals transposon-driven subgenome divergence and mechanisms of alkaline stress tolerance”發(fā)表在《Science China Life Sciences》雜志。中國科學院遺傳與發(fā)育生物學所黃蓋副研究員、宋顯偉青年研究員、曹曉風研究員為該論文的共同通訊作者。曹曉風研究組的雒昊飛博士、王曉飛博士（海南省崖州灣種子實驗室）、尤常清、吳雪丹博士、呂志堯博士（海南省崖州灣種子實驗室）以及黑龍江省農業(yè)科學院草業(yè)研究所的潘多鋒副研究員為論文的共同第一作者。黑龍江省農業(yè)科學院草業(yè)研究所的申忠寶研究員和張冬梅助理研究員、中國熱帶農業(yè)科學院的劉國道研究員、山東省農業(yè)科學院的張曉冬研究員也參與了此研究。該研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性科技先導A類專項（黑土糧倉）、國家重點研發(fā)計劃、首農集團合作項目、黃三角國家農高區(qū)省級科技創(chuàng)新發(fā)展專項、中國科學院青年創(chuàng)新促進會等項目資助。