近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所邱麗娟研究員率領(lǐng)的大豆基因資源研究團(tuán)隊(duì)在大豆耐鹽基因挖掘研究中取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以專題文章發(fā)表于最新一期《植物學(xué)雜志（The Plant Journal）》上。論文第一作者為關(guān)榮霞博士，邱麗娟博士和馬修•格里漢姆（Matthew Gilliham）博士為通訊作者。
土壤鹽漬化是世界農(nóng)業(yè)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題，未來(lái)35年全球受鹽漬化影響的土壤面積可能會(huì)加倍，而多數(shù)作物栽培品種屬于鹽敏感品種，在鹽漬化條件下可導(dǎo)致作物大幅度減產(chǎn)。在耕地面積難以有效增加的情況下，通過(guò)培育耐鹽品種應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫是提高作物產(chǎn)量和解決糧食安全的有效途徑。
上世紀(jì)60年代美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)栽培大豆的耐鹽性由一對(duì)顯性基因控制。近10年美國(guó)、日本和韓國(guó)科學(xué)家陸續(xù)報(bào)道在栽培和野生大豆3號(hào)染色體一個(gè)保守區(qū)間發(fā)現(xiàn)與大豆耐鹽性相關(guān)的主效QTL，但一直未能圖位克隆該基因。
邱麗娟團(tuán)隊(duì)與澳大利亞阿德萊德大學(xué)科學(xué)家馬修•格里漢姆研究小組合作，通過(guò)10多年的堅(jiān)持不懈研究，建立了大豆耐鹽性鑒定技術(shù)體系，開(kāi)展了大豆耐鹽基因資源鑒定和相關(guān)基因定位研究，最終通過(guò)圖位克隆獲得了栽培大豆“鐵豐8號(hào)”的耐鹽基因GmSALT3。該基因編碼一個(gè)定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。近等基因系的嫁接試驗(yàn)表明，該基因在根/下胚軸中控制鈉離子在地上部的積累。鹽敏感親本85-140基因組中由于一個(gè)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的插入導(dǎo)致基因功能的喪失。通過(guò)對(duì)微核心種質(zhì)和野生大豆中該基因的編碼序列分析，發(fā)現(xiàn)GmSALT3基因至少存在9種不同的單倍型（基因編碼區(qū)變異類(lèi)型），栽培大豆和野生大豆中分別有5種和8種不同的單倍型，其中只有鐵豐8號(hào)類(lèi)型（H1）和來(lái)自野生大豆的H7單倍型的為耐鹽相關(guān)單倍型，其他7種為鹽敏感相關(guān)單倍型。耐鹽單倍型（H1）的分布與我國(guó)鹽堿地的分布相吻合，并且在馴化過(guò)程中受到嚴(yán)格的選擇?；騿?dòng)子區(qū)分析發(fā)現(xiàn)，H1和H7單倍型的序列高度相似，而除H2（敏感品種85-140類(lèi)型）外的敏感單倍型在啟動(dòng)子區(qū)均有148bp或150bp的片段插入，H2類(lèi)型第三外顯子有3.8kb反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的插入，使得可以通過(guò)兩個(gè)標(biāo)記有效區(qū)分敏感單倍型與耐鹽單倍型。
該研究明確了栽培和野生大豆中耐鹽基因的變異類(lèi)型，不僅為耐鹽資源的標(biāo)記輔助篩選提供了高效鑒別標(biāo)記，也為進(jìn)一步闡明大豆耐鹽機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。（通訊員 衛(wèi)斐）
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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.12695/abstract
