CGM 第191期：盐碱化草原建群种芨芨草基因组揭示其耐盐机制

土地盐碱化是主要的环境压力之一，会极大的限制植物的生长。全球约20%的植物遭受盐碱化的胁迫。高浓度的盐会引发植物体内的离子失衡和高渗胁迫，引起氧化损伤等次生胁迫，最终导致植物生长不良或死亡。根据植物对土壤盐分的反应，可以分为甜生植物和盐生植物，后者对土壤中较高浓度的盐分具有一定的耐受性，可以在盐碱环境中生存。了解盐生植物的基因组组成，解析其耐盐机制，有利于这些特殊野生资源的管理和利用。我们选取盐碱化草原的建群种芨芨草为研究对象，利用二代+三代+Hi-C的测序策略，完成了芨芨草高质量基因组组装，最终获得的基因组大小为1.17 Gb, scaffold N50 达到40.3 Mb，共注释得到57,374个蛋白编码基因，重复序列占基因组的62.37%。芨芨草在系统发育位置上介于毛竹和二穗短柄草之间，和水稻的分化时间约为54个百万年。 与水稻和二穗短柄草相比，芨芨草在18-20个百万年前发生了一次特有的全基因组加倍(WGD)事件。在和水稻分化之后，共线性分析显示芨芨草和水稻的共线性区块基本呈2:1关系，表明该特有WGD后的加倍基因得到了很大程度的保留。最后结合转录组分析发现很多加倍后的基因在盐胁迫下发挥了重要的功能。我们的研究结果表明，全基因组加倍促进了芨芨草对盐碱环境的广泛适应。