研究揭示沙棘放线菌固氮生物学机制
本文转自：中科院之声
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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沙棘根瘤切片
【研究揭示沙棘放线菌固氮生物学机制】来源：中国科学院分子植物科学卓越创新中心
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