華大基因再發PNAS文章

　　作為基因組測序領域的排頭兵，近期深圳華大基因研究院與中科院系統，以及韓國，美國等處的科學家合作，發表了題為“Insights into salt tolerance from the genome of Thellungiella salsuginea(《小鹽芥基因組研究揭示其耐逆奧妙》)”的文章，完成了小鹽芥(Thellungiella salsuginea)全基因組測序，相關成果公布在《美國國家科學院院刊》(PNAS)雜志上。

　　文章的通訊作者包括華大基因王俊研究員，中科院遺傳與發育生物學研究所謝旗、王秀杰、陳受宜、儲成才研究員，還有美國普渡大學朱健康教授。其他研究人員包括華大研究院總監王軍一，美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的Han Bohnert教授等。

　　鹽對作物的生長和產量性狀具有重要影響。據估計，全球有1/3的灌溉地的鹽度不適合農作物的生長，這篇文章聚焦的小鹽芥是典型的鹽土植物，具有耐寒、耐旱、耐氧化及耐鹽等特點。其植株小，生長周期短，種子數量多，基因組小(260 Mb)且易于進行遺傳轉化，使其成為一種重要的研究植物抗逆性的模式植物。

　　研究人員利用新一代測序技術對山東生態型小鹽芥進行了全基因組測序,測序覆蓋率達134倍，最后組裝獲得的小鹽芥全基因組序列長度為233.7 Mb，覆蓋了約90%的全基因組序列。對序列進行預測，得到28,457個蛋白編碼區。研究人員發現，小鹽芥外顯子的平均長度與擬南芥的相似，但是小鹽芥的內含子長度大約比擬南芥的大30%。

　　除此之外，研究人員還通過進一步分析發現，與擬南芥相比鹽芥存在更多的“應激響應”基因，這些基因通過大片段基因加倍和基因串聯加倍兩種基因加倍事件而得到加倍。通過比較基因組學和定量表達分析顯示，更多的葉表面蠟質、更強的離子轉運和更快的ABA響應等過程使得鹽芥具有更好的高鹽耐受性。

　　值得關注的是，這項研究突破性地利用一種層級拼接方法對普遍使用的Illumina GA II技術所得到的短序列，進行了成功的拼裝，獲得了234Mb的scaffold(框架)序列，并將其中80%的序列整合到小鹽芥的7條染色體上。由此研究人員推測，小鹽芥基因組存在編碼蛋白基因28457個，其中大部分基因都與擬南芥具有一定的同源性。

　　另外，研究人員還發現小鹽芥基因組攜帶的轉座子元件(transposable elements,TEs)比擬南芥的多，這可能是小鹽芥基因組比擬南芥的大的原因，與其它高等植物一樣，小鹽芥基因組富含長末端重復反轉錄轉座子(LTR retrotransposons)。

　　這些研究除了發現了一些與耐鹽性相關的基因，如陽離子轉移相關基因、脫落酸信號相關基因及臘產生相關基因，而且還通過比較基因組學分析，進一步確定了這些基因的進化歷程，為農作物的分子設計改良，提高植物耐受非生物脅迫能力提供了重要信息。