干旱是嚴重影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的最主要非生物脅迫因素之一。全世界由于干旱造成的作物減產(chǎn)超過(guò)病蟲(chóng)害和其他自然災害的總和。青藏高原海拔落差大，氣候類(lèi)型多樣。在長(cháng)期的自然選擇和人工馴化下，青稞（Hordeum vulgare ssp. nudum）形成了對高原復雜環(huán)境的良好適應性，是作物抗逆改良的重要遺傳資源。然而，青稞抗逆分子機理的研究明顯滯后于其他作物，與抗逆相關(guān)的基因并沒(méi)有被很好的發(fā)掘。
中國科學(xué)院成都生物研究所余懋群課題組助理研究員梁俊俊利用轉錄組測序技術(shù)對抗旱和敏感青稞材料在干旱脅迫下的基因表達差異進(jìn)行了分析，發(fā)現在干旱脅迫下，抗旱材料隨脅迫時(shí)間增加，表達上調的基因數量明顯多于敏感材料，尤其是輕度干旱脅迫時(shí)二者間差異更大。差異表達基因主要集中在三羧酸循環(huán)、精氨酸和脯氨酸代謝、自然殺傷細胞調控的細胞毒性作用、內質(zhì)網(wǎng)上的蛋白質(zhì)合成和加工、長(cháng)鏈脂肪酸代謝、光合作用、光合作用碳固定等途徑中。這些結果表明，抗旱材料在干旱脅迫下主要通過(guò)提前感知脅迫信號并進(jìn)行傳導、降低光合作用、增加能量及小分子中間產(chǎn)物供給、保證蛋白質(zhì)合成及加工的正確性、增加蠟質(zhì)合成等方式抵御干旱。該研究還從海量的分析數據中挖掘出可能與青稞抗旱相關(guān)的候選基因56個(gè)。
該研究首次對快速干旱脅迫下的兩份抗旱性差異顯著(zhù)的青稞材料間的基因表達差異情況進(jìn)行了分析比較，發(fā)現了數個(gè)與青稞抗旱密切相關(guān)的途徑，發(fā)掘了大量的抗旱候選基因，為進(jìn)一步深入研究作物抗旱機理，有效利用抗旱基因培育抗旱新品種提供了支持。
該研究獲得國家轉基因重大專(zhuān)項(2014ZX0800204B)、科學(xué)院戰略先導專(zhuān)項(Grant No. XDA08020205）、科學(xué)院西部之光西部博士項目(Grant No. 2016M603055)的支持。文章以Dehydration induced transcriptomic responses in two Tibetan hulless barley (Hordeum vulgare var. nudum) accessions distinguished by drought tolerance為題發(fā)表在BMC Genomics. 2017, 18:775.
抗旱基因分析