利用全基因组信息挖掘小麦特异耐盐重要基因

【作者】 王萌； 施卫明； 夏光敏； 刘树伟；

【机构】 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室； 山东大学生命科学学院；

【摘要】 从2014年7月《Science》杂志推出小麦专辑并报道了小麦全基因组草图,近五年来,不同倍性小麦的多个版本全基因组测序结果陆续释放,到2018年8月,《Science》杂志发表六倍体小麦的参考基因组,预示着小麦研究进入了全基因组时代-如何利用全基因组信息,发掘控制小麦重要农艺性状的关键基因,成为了小麦研究的新议题。受《Trendsin Plant Science》、《Trendsin Biotechnology》等杂志的邀请,我们先后于2015年和2018年撰文梳理了这一问题的解决方案和策略。基于这些策略和数据资源,我们鉴定到一个小麦盐响应基因TaCYP81D5。有趣的是,该基因在小麦基因组中存在五个串联重复拷贝,而在小麦近缘物种短柄草的对应基因组区域内只存在一个拷贝的同源基因。在小麦中过表达该基因,可以提高耐盐性;敲除其中的一个拷贝,不会引起耐盐性的变化,而同时敲低这五个串联重复基因的表达,则会导致盐敏感。有意思的是,在短柄草中敲低其唯一同源基因的表达,也会导致盐敏感。上述结果表明,这种小麦基因组中特异的"Give me five"事件(TaCYP81D5的五个串联重复),使得小麦在不利自然变异发生时具有更好的容忍度,从而更好地维持其耐盐能力。更多还原