逆境中心合作研究揭示复苏植物旋蒴苣苔的耐旱机理

4月20日，国际学术期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）在线发表了中国科学院上海植物逆境生物学研究中心朱健康研究员和首都师范大学何奕騉教授及密苏里大学合作研究的研究论文“The resurrection genome of Boea hygrometrica: A blueprint for survival of dehydration”。该研究帮助人们理解复苏植物强悍的生存能力。

复苏植物是一类能忍耐严重干旱胁迫的植物的总称, 在失去自身95%的水分后仍能以一种类似休眠的状态维持细胞活力, 在水分适宜后又能迅速恢复正常生活状态，这种 “Drying without dying”是陆生植物演化出的一种重要特性。复苏植物是研究植物耐脱水机制的特殊模式植物和宝贵的耐旱基因资源植物。但由于缺乏基础的基因组信息，人们并不了解复苏植物如何在叶片和根系脱水的情况下生存下来。

旋蒴苣苔（Boea hygrometrica）是一种重要的复苏植物，能以脱水状态在北纬 40°附近地区越冬，并能在以石灰岩为主的喀斯特地区生长旺盛，这表明脱水诱导的一些保护机制也有利于植物对其它环境胁迫的耐受性。该合作研究通过测序获得了1.69 Gb的基因组草图，这是人们首次测序极端耐脱水的植物。基因组分析显示了进化过程中的两次全基因组加倍痕迹，也显示了大量的特有基因。该基因组含有49,374个蛋白编码基因，其中29.15%是旋蒴苣苔独有的基因，20%的基因在转录水平上对干燥脱水有显著的应答。研究人员还发现，在脱水过程中保护光合机构以及快速恢复蛋白合成的能力，对旋蒴苣苔复苏具有非常重要的作用。此外，旋蒴苣苔的转录组还存在广泛的可变剪切。研究揭示，旋蒴苣苔的复苏能力主要是通过脱水应答基因的调控改变演化出来的。作为一个备受期待的耐旱基因资源植物，该研究将有助于提高植物耐旱及应激能力为目标的基因改良工作。（逆境中心）

旋蒴苣苔的基因组特征分析

旋蒴苣苔脱水应答的转录组学分析