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西藏大学拉琼教授课题组对青藏高原植物基因组适应性进化研究取得阶段性成果

2019年04月23日 08:50    来源:中国西藏新闻网    
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本网拉萨4月22日讯(记者 王莉)近日,西藏大学“生态学”一流学科学术带头人、博士生导师拉琼教授课题组在国际著名期刊——美国科学院院刊(PNAS)在线发表了题为“Genome of Crucihimalaya himalaica, a close relative of Arabidopsis, shows ecological adaptation to high altitude”的研究论文,对青藏高原特有分布的植物须弥芥进行了基因组适应性进化研究。该结果在高水平学术刊物上发表,标志着西藏大学“生态学”一流学科建设已取得了阶段性重要成果。

该课题组利用二代和三代高通量测序技术,组装得到了234。72Mb的须弥芥基因组,包括27019个预测的基因。通过与近缘物种相比较,须弥芥基因组中抗病相关的基因发生了缩减,可能与青藏高原病原菌较少有关。另外,须弥芥中扩张的基因家族和受到强烈自然选择的基因都与泛素介导的蛋白水解和DNA损伤修复有关。这两个途径都是属于综合的抗逆过程,对于青藏高原复杂多变的特殊环境可能起到重要作用。须弥芥中与自交亲和性相关的雄蕊识别SCR基因变成假基因,雌蕊识别SRK基因完全丢失,这是导致须弥芥自交亲和的根本原因,也可能是适应青藏高原传粉昆虫少的一种策略。课题组的研究发现,植物与动物对青藏高原的适应机制既有相似点(DNA修复途径、抗病途径),也有不同点(植物自交亲和性、植物激素途径)。该研究为青藏高原植物适应极端环境的分子机制提供了新的线索。

青藏高原是世界屋脊、世界第三极,拥有复杂的极端环境,同时还是世界生物多样性热点地区,为研究生物在特殊环境的适应性进化提供了不可多得的天然实验室。近年来,生物适应青藏高原极端环境的基因组研究主要侧重于藏族人对低氧的适应,以及多种动物(牦牛、藏猪、藏獒、藏鸡、藏羚羊等)对极端环境的适应机制,并取得了一系列重要的研究成果。然而到目前为止,除了人工驯化的青稞之外,全基因组水平的野生植物适应青藏高原极端环境分子机制的研究有待深入。

该成果由中国科学院昆明植物研究所、西藏大学、云南大学及比利时根特大学等国内外多个科研院所合作完成,得到国家自然科学基金重大项目、教育部创新团队等项目的资助。该课题是西藏大学教育部长江学者钟扬教授团队历时多年的研究成果,文章共同通讯作者拉琼教授是钟扬教授培养的藏族博士,共同作者还有理学院德吉副教授、刘怡萱讲师、刘天猛博士和明升平硕士等。

责任编辑:益西旺堆    

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