曹晓风院士团队在普通田菁基因组及耐盐碱基因挖掘中取得新进展

    根据联合国粮食及农业组织关于世界土壤健康的报告，全球有超过10亿公顷的土地受到盐碱化的影响，我国拥有各类可利用盐碱地总面积超过5亿亩。土壤盐碱化已成为世界性的难题。发掘和利用耐盐碱植物，驱动盐碱地生物改良是最为绿色、高效的改良途径。   

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风院士团队与黑龙江省农科院草业所潘多锋等合作，从800余份植物材料中成功筛选出极度耐盐碱的豆科植物普通田菁（Sesbania cannabina），在pH 9.5-10的苏打盐碱地可生长且结瘤固氮。通过一轮的田菁全量还田的小区试验，显著降低了土壤的pH值和电导率，提高了土壤有机碳含量。表明田菁改土培肥效果显著。为了深入解析田菁耐逆适生的分子基础，研究团队测序并组装了首个异源四倍体普通田菁（鲁菁5）的端到端基因组完成图，约2,087 Mb，注释获得89970基因。亚基因分析表明普通田菁A和B两套亚基因组大约在790万年前分化。比较基因组分析显示，同源染色体经历了大规模的倒位事件，以及由转座子扩张导致的同源染色体5A和5B的大小差异。结合转录组分析，作者挖掘并鉴定了4个田菁特异的磷转运蛋白PHT1家族成员，这些成员在盐碱胁迫的田菁根中诱导表达，很可能通过缓解盐碱土壤中可用磷的缺乏来抵御盐碱胁迫。

　　该工作组装并注释了极耐盐碱且改土培肥效果好的豆科绿肥田菁的基因组，为田菁耐逆适生基因的挖掘与利用研究提供了高质量的参考基因组。同时，鉴定到的耐盐碱相关基因及且调控作用，将为田菁驱动的盐碱地生物改良提供了理论依据。

　　该项成果以题为“Telomere-to-telomere genome of the allotetraploid legume Sesbania cannabina reveals transposon-driven subgenome divergence and mechanisms of alkaline stress tolerance”发表在《Science China Life Sciences》杂志。中国科学院遗传与发育生物学所黄盖副研究员、宋显伟青年研究员、曹晓风研究员为该论文的共同通讯作者。曹晓风研究组的雒昊飞博士、王晓飞博士（海南省崖州湾种子实验室）、尤常清、吴雪丹博士、吕志尧博士（海南省崖州湾种子实验室）以及黑龙江省农业科学院草业研究所的潘多锋副研究员为论文的共同第一作者。黑龙江省农业科学院草业研究所的申忠宝研究员和张冬梅助理研究员、中国热带农业科学院的刘国道研究员、山东省农业科学院的张晓冬研究员也参与了此研究。该研究得到了中国科学院战略性科技先导A类专项（黑土粮仓）、国家重点研发计划、首农集团合作项目、黄三角国家农高区省级科技创新发展专项、中国科学院青年创新促进会等项目资助。