【转自BioArt植物公众号】在土地盐渍化问题日益严峻的当下，如何从野生植物中发掘耐盐基因资源以助力作物改良，已成为植物科学研究重要课题。二倍体刺田菁（Sesbaniabispinosa）作为豆科一年生草本植物，广泛分布于热带及亚热带地区。与以往耐盐研究多聚焦于模式植物或栽培种不同，刺田菁作为野生豆科植物，展现出独特的演化适应路径，使其成为探索耐盐分子机制的理想研究材料。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风院士团队在Advanced Science上发表了题为Genomic Variation Underpins Genetic Divergence and Differing Salt Resilience in Sesbaniabispinosa的研究论文。该研究构建了耐盐型和敏盐型刺田菁高质量参考基因组，解析了二倍体刺田菁自然群体演化规律，发现了二倍体田菁群体迁移到沿海地区，发生大尺度倒位变异导致群体分化，从而演化获得耐盐性状和主效基因（图1）。这项研究为豆科饲草和作物的抗逆分子育种提供了理论基础和基因资源。
研究团队从中国热带和亚热带地区收集了刺田菁自然群体资源，建立了标准化的苗期耐盐筛选体系。结果发现，材料间表现出显著的耐盐分化，其中极耐盐的SbTA02（存活率 >91%）与极敏感的SbSA44（存活率<1.2%）<>被选为参考材料用于后续的测序与比较分析（图2）。研究团队构建了SbTA02与SbSA44材料的参考基因组，基因组大小分别为1090 Mb和1094 Mb。两个基因组的所有着丝粒区域均被成功解析，转座元件占比均高达73%左右，其中以长末端重复类反转座子为主。
通过SbTA02与SbSA44的比较基因组分析发现，两个基因组最大的差异在于染色体倒位事件，尤其是位于第5号染色体中部、长达27 Mb的倒位，与着丝粒及其周边区域重叠。这一区域不仅富集了转座元件和着丝粒重复序列，也形成遗传隔离的单倍型结构。研究团队还发现该倒位在群体中呈地理分布差异（图3）：来自沿海的材料以SbTA02型倒位为主，表现出较强的耐盐性；而来自内陆的材料多为SbSA44型，耐盐性较弱。显然，这一倒位可能通过抑制重组、固化单倍型，在刺田菁的地理扩散与适应演化过程中发挥了重要作用。
通过SbTA02与SbSA44的比较基因组分析发现，两个基因组最大的差异在于染色体倒位事件，尤其是位于第5号染色体中部、长达27 Mb的倒位，与着丝粒及其周边区域重叠。这一区域不仅富集了转座元件和着丝粒重复序列，也形成遗传隔离的单倍型结构。研究团队还发现该倒位在群体中呈地理分布差异（图3）：来自沿海的材料以SbTA02型倒位为主，表现出较强的耐盐性；而来自内陆的材料多为SbSA44型，耐盐性较弱。显然，这一倒位可能通过抑制重组、固化单倍型，在刺田菁的地理扩散与适应演化过程中发挥了重要作用。
通过SbTA02与SbSA44的比较基因组分析发现，两个基因组最大的差异在于染色体倒位事件，尤其是位于第5号染色体中部、长达27 Mb的倒位，与着丝粒及其周边区域重叠。这一区域不仅富集了转座元件和着丝粒重复序列，也形成遗传隔离的单倍型结构。研究团队还发现该倒位在群体中呈地理分布差异（图3）：来自沿海的材料以SbTA02型倒位为主，表现出较强的耐盐性；而来自内陆的材料多为SbSA44型，耐盐性较弱。显然，这一倒位可能通过抑制重组、固化单倍型，在刺田菁的地理扩散与适应演化过程中发挥了重要作用。
校友信息：黄盖，男，我院2013届生物科学本科毕业生，保送至北京大学攻读博士，师从朱玉贤院士。现为中国科学院遗传与发育生物学研究所副研究员。
论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202502600
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/9rkByEntnL7QsZdtceS7Yw