植物在高海拔環境中生存的遺傳策略
一項開創性的研究揭示了高山植物的遺傳奧秘,展示了藥用植物 Triplostegia lungulifera 的染色體水平基因組組裝。該研究揭示了這種植物復雜的遺傳適應性,包括一次全基因組復制事件,該事件大大增強了其抗寒能力和其他高山特有的生存特征。這一發現讓我們深刻理解了這些植物如何在世界上一些最不適宜的環境中茁壯成長。
高山棲息地面臨著極端的挑戰,包括低溫、高紫外線輻射和有限的氧氣水平,這要求棲息在這些地區的植物具有獨特的適應性。盡管它們具有生態重要性,但這些適應性背后的遺傳機制尚不清楚。研究這些機制至關重要,因為它可以深入了解植物在環境壓力下的恢復力和生存策略。由于這些挑戰,必須進行深入研究,以揭示使植物在如此惡劣的條件下生存的遺傳和生理適應性。
中國科學院和其他機構的研究人員于 2024 年 5 月 1 日在《園藝研究》上發表了一項研究(DOI:10.1093/hr/uhae077),揭示了高山植物Triplostegia lungulifera的基因組適應性。該研究全面分析了這種植物如何應對高海拔環境的惡劣條件。該研究展示了T. lungulifera 的詳細基因組組裝,并將其與低地物種 Lonicera japonica 進行了比較。研究人員在T. lungulifera a中發現了一個全基因組復制事件,該事件增加了與寒冷相關的基因數量,增強了植物抵抗寒冷脅迫的能力。研究發現, CBF和LEA等關鍵基因在T. lungulifera中高度表達,在抗寒性中起著至關重要的作用。此外,該研究還發現,高山植物的抗病基因趨同減少,表明在病原體較少的環境中,它們采取了一種節能策略。免疫相關基因的減少反映了對高山棲息地的適應,在高山棲息地,節約能源對生存至關重要。總體而言,該研究為高山適應性的遺傳基礎提供了寶貴的見解,為提高植物在極端環境中的適應力提供了潛在的應用。 植物基因組學領域的領先科學家陳志段博士評論說:“這項研究為高山植物的遺傳適應性提供了前所未有的見解。了解這些機制對于保護這些物種至關重要,并可以為具有挑戰性的環境中的農業實踐提供信息。” 這項研究的見解可能會對高山植物的保護策略產生重大影響,因為高山植物特別容易受到氣候變化的影響。通過識別與抗逆性有關的關鍵基因,研究人員可以開發新方法來增強作物在極端環境下的適應力。此外,這些知識可能有助于種植和保護T. lungulifera等藥用植物
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