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BMC Genomics:青稞抗旱机理研究获进展

2017-11-14 17:25  来源:成都生物所    打印 | 收藏 |
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干旱是严重影响作物产量和品质的最主要非生物胁迫因素之一。世界范围内,干旱造成的作物减产超过病虫害和其他自然灾害的总和。青藏高原海拔落差大,气候类型多样。在长期的自然选择和人工驯化下,青稞(Hordeum vulgare ssp. nudum)形成了对高原复杂环境的良好适应性,是作物抗逆改良的重要遗传资源。然而,青稞抗逆分子机理的研究明显滞后于其他作物,与抗逆相关的基因并未被发掘。

中国科学院成都生物研究所余懋群课题组助理研究员梁俊俊利用转录组测序技术,对抗旱和敏感青稞材料在干旱胁迫下的基因表达差异进行分析,发现在干旱胁迫下,抗旱材料随胁迫时间增加,表达上调的基因数量明显多于敏感材料,尤其是轻度干旱胁迫时二者间差异更大。差异表达基因主要集中在三羧酸循环、精氨酸和脯氨酸代谢、自然杀伤细胞调控的细胞毒性作用、内质网上的蛋白质合成和加工、长链脂肪酸代谢、光合作用、光合作用碳固定等途径中。这些结果表明,抗旱材料在干旱胁迫下主要通过提前感知胁迫信号并进行传导、降低光合作用、增加能量及小分子中间产物供给、保证蛋白质合成及加工的正确性、增加蜡质合成等方式抵御干旱。此外,该研究从海量的分析数据中挖掘出可能与青稞抗旱相关的候选基因56个。

该研究首次对快速干旱胁迫下的两份抗旱性差异显着的青稞材料间的基因表达差异情况进行分析比较,发现了数个与青稞抗旱密切相关的途径,发掘了大量的抗旱候选基因,为进一步深入研究作物抗旱机理,有效利用抗旱基因培育抗旱新品种提供了支持。

相关研究成果以Dehydration induced transcriptomic responses in two Tibetan hulless barley (Hordeum vulgare var. nudum) accessions distinguished by drought tolerance为题,发表在BMC Genomics上。研究工作获得国家转基因重大专项、中科院战略性先导科技专项、科学院西部之光西部博士项目的支持。

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