科学家解析胡杨为何能千百年傲然矗立原因

风沙肆虐、高温盐碱的戈壁荒漠上，胡杨是唯一成林的乔木树种。近日，由兰州大学生命科学院草地农业生态系统国家重点实验室主持研究，在线发表于国际著名杂志《自然通讯》的文章《胡杨基因组揭示其耐盐适应性机制》，揭示了“沙漠勇士”胡杨能千百年来傲然矗立的原因。这是世界上首次报道耐盐树木基因组，为深入理解树木耐盐的遗传学机制提供了基因组学方面的证据。

该项目负责人刘建全教授介绍说：“我们从基因组水平解析胡杨的抗逆机制，揭示了树木抗盐的遗传基础。运用这些基因资源培育耐盐、耐旱的杨树和牧草，就可以在西北盐碱地和干旱地栽培。”

“胡杨的根系可以扎到10米深的盐碱地层里吸收并贮存水分。”刘建全解释说，“荒漠地区降水量小，蒸发量大，盐分很容易在土壤中积聚，很多植物因此难以存活。但我们发现，胡杨体内有10类优于不耐盐杨树的关键基因，这些基因可以像搬运工一样，将细胞中的钠离子抽出，再将胞外的钾离子搬到细胞内，保证了细胞的水分平衡。通过与毛果杨、毛白杨等不抗盐杨树的基因数量以及盐胁迫条件下转录组比较发现，胡杨体内的负责这类工作的基因，或者数量增多了，或者发生了快速适应性突变，抑或是上调了表达量，从而使其‘搬运能力’也更强了。人们在胡杨身上看到的‘胡杨泪’实际是胡杨为了生存排出的盐碱。”

研究人员还发现，作为组成胡杨木材主要细胞的木纤维，其细胞壁的厚度和细胞壁上的木质素的含量，决定着木材的硬度及耐水抗腐性。胡杨死后，木纤维的细胞壁要比普通杨树薄1/3左右，木质素含量亦低8.2%～31.3%。与此同时，负责细胞壁形成的部分基因数量增加了，有些基因也上调了其表达量，这些都与细胞壁和木质素的特性有关，说明胡杨的“坚韧”是由其遗传特性决定的。

论文的第一作者兰州大学生命科学学院马涛博士介绍说：“选择胡杨作为研究对象，主要有三方面的原因：一是因为胡杨的基因组相对较小，适合做基因组研究；二是不耐盐的近缘种毛果杨已经报道了基因组，通过比较研究就可以找到抗盐相关的关键基因；三是胡杨在调节气候、防风抗沙等方面有很大的作用，分布在我国新疆南部的塔里木盆地、甘肃河西走廊等沙漠地区，但近年来胡杨林的退化非常严重。”

另悉，该研究还得到了国家重点基础研究发展计划(973计划)等科技项目支持，并有华大基因以及中国科学院青岛能源所等科研单位参与。