分子植物卓越中心等揭示沙棘放线菌固氮生物学机制学术资讯

　　近日，《新植物学家》（New Phytologist）在线发表了来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心、深圳华大生命科学研究院农业基因组学国家重点实验室、山西晋中市林业科学研究所等多家单位合作的题为The genome of Hippophae rhamnoides provides insights into a conserved molecular mechanism in actinorhizal and rhizobial symbiosis的研究论文。该研究组装了沙棘染色体级别的参考基因组，探究了沙棘放线菌固氮生物学机制。

　　豆目、蔷薇目、葫芦目和壳斗目的部分植物能够与根瘤菌或放线菌共生固氮，其中豆科植物与根瘤菌共生固氮的分子机理研究深入。目前，放线菌共生固氮没有好的研究模式植物，因此放线菌共生固氮机理研究少、进展慢。沙棘是胡颓子科沙棘属落叶性灌木，适应于缺水少肥的华北及西北贫瘠地区，是防风固沙功臣，最重要的是其根部与放线菌共生固氮；其果实富含维生素C及黄酮等活性物质，是健康饮品的原料供给者，具有重要的生态和经济价值。

　　该研究以采自山西的沙棘为材料，组装染色体级别的参考基因组，理清存在争议的固氮分支植物的演化关系。沙棘与其近亲物种冬枣大约在7-8千万年前分化开；两者分道扬镳后，沙棘又经历了一次特有的全基因组复制事件。

　　研究团队对沙棘的根瘤样品进行微生物多样性分析，确定放线菌Frankia为其根瘤共生微生物的主要来源，并对沙棘根瘤和根等多个组织进行转录组测序，通过比较沙棘根瘤共生诱导和苜蓿中根瘤固氮共生相关基因，发现共生相关基因中绝大多数呈现出直系同源关系，如NIN, RPG, NSP2, DMI2等，表明豆科植物-根瘤菌共生和放线菌根瘤共生的保守性。沙棘参考基因组为研究沙棘的分子生物学、植物-放线菌共生以及沙棘的遗传改良提供了科学基础。

　　该研究还利用沙棘基因组、转录组等信息鉴定出维生素C合成通路相关基因，绘制沙棘维生素C合成的代谢通路图。

　　该研究得到了国家重点研发计划、中科院和国家自然科学基金等项目的资助。

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