Геном солончаковой кресс-салаты раскрывает новые ключи к солеустойчивости
Международная команда под руководством Института генетики и биологии развития Китайской академии наук и крупнейшей в мире геномной организации BGI завершила секвенирование и анализ генома солончаковой кресс-салаты (Thellungiella salsuginea) — дикого солеустойчивого растения. Геном служит полезным инструментом для изучения механизмов адаптивной эволюции и проливает новый свет на понимание генетических основ устойчивости растений к абиотическим стрессам. Исследование опубликовано онлайн в PNAS.
Солончаковая кресс-салата — типичный галофит с высокой устойчивостью к холоду, засухе, окислительному стрессу и засолению. Благодаря малому размеру растения, короткому жизненному циклу, обильному производству семян, небольшому размеру генома и эффективной трансформации, она может служить важной генетической модельной системой для изучения механизмов устойчивости к абиотическим стрессам.
В исследовании геном (шаньдунский экотип) секвенировали с использованием парной технологии Solexa. Данные обеспечили черновую последовательность с покрытием около 134x. Окончательная длина собранных последовательностей составила около 233.7 Мб, покрывая 90% от расчетного размера (260 Мб). В геноме предсказано 28 457 белков-кодирующих регионов. Средняя длина экзонов у кресс-салаты и A. thaliana оказалась схожей, тогда как средняя длина интронов у кресс-салаты была примерно на 30% больше.
Эволюционный анализ показал, что солончаковая кресс-салата и её близкий родственник Arabidopsis thaliana разошлись примерно 7–12 миллионов лет назад. Обнаружены значительные различия в образе жизни, уникальном наборе генов, экспрессии ортологов и размере генома. Заметно, что геном кресс-салаты показал значительно более высокое содержание транспозонных элементов (TEs), что может быть причиной увеличенного размера генома. Как и у других высших растений, геном богат ретротранспозонами с длинными концевыми повторами (LTR).
Засоление может drastically влиять на рост и урожай сельскохозяйственных культур. По оценкам, около трети орошаемых земель в мире непригодны для растениеводства из-за засоления. В исследовании идентифицировано множество генов кресс-салаты, способствующих её успеху в условиях высокой солёности, например, гены, связанные с транспортом катионов, сигнализацией абсцизовой кислоты и производством воска.
Завершённая геномная последовательность солончаковой кресс-салаты ускорит исследования устойчивости к стрессам и предоставит теоретическую и техническую основу для решения проблем засоления почв, освоения прибрежных вод и продовольственной безопасности.