探寻迷迭香抗逆高产 “基因蓝图”：多组学视角下的新突破

植物总是面临着不同的环境胁迫，既有生物胁迫，如病原体和害虫感染，也有非生物胁迫，如干旱、盐胁迫以及养分缺乏，这些严重影响了植物的生长发育以及作物的产量和品质。迷迭香（Salvia rosmarinus）对非生物胁迫具有相对高的耐受性，并且迷迭香具有驱虫、抑制杂草生长、保持水土等巨大的生态效应，所以已被广泛用作油茶等经济林的套种作物。目前迷迭香环境适应的分子机制还没有被很好的揭示，本研究组装了迷迭香高质量参考基因组；同时，运用多组学分析方法，对迷迭香富含抗氧化成分的内在本质进行了解读，揭示了迷迭香对非生物胁迫的响应机制，为抗氧化成分在迷迭香环境适应性中发挥重要作用提供了新的认识。

研究思路

研究结论

作者以培育的多抗性新品系Albus-2为材料，组装了迷迭香高质量参考基因组（1.17 Gb），对迷迭香抗氧化活性组分与环境适应性之间的关系进行了研究。比较基因组分析表明，迷迭香与一串红和丹参的亲缘关系较近，在距今约3370万年前（MYA）与它们发生了分化。在已鉴定的迷迭香基因组中，共扩增出1918个基因家族，其中35个基因家族与抗氧化成分的生物合成有关。多组学分析结果表明，迷迭香抗氧化成分在组织中的特异性分布与环境适应有关。在干旱、高温和盐胁迫处理过程中，鼠尾草酸、迷迭香酸和黄酮类化合物生物合成途径中的36个基因表达上调，说明这些抗氧化成分通过调节ROS的动态平衡，在迷迭香响应非生物胁迫中发挥重要作用，通过光合作用、物质与能量代谢、蛋白质与离子平衡的协同作用维持细胞的稳定性，提高迷迭香抵抗恶劣环境的能力。本研究在迷迭香的适应性进化和抗氧化成分在迷迭香抗恶劣环境中的作用提供了新的认识，为迷迭香的性状改良和精准育种提供了理论基础。