新生理学:揭示沙棘放线菌固氮的生物学机制

来源：分子植物卓越中心，2022年2月14日08:11

近日，《新植物学家》(新植物学家杂志)发表了一篇来自中国科学院分子植物科学卓越中心、深圳华大生命科学研究所农业基因组国家重点实验室、山西晋中林业科学研究所等单位的题为《Hip Pop Hae鼠李糖苷类提供者对一个保守基因的见解》的在线出版物。

近日，《新植物学家》(新植物学家杂志)在线发表了中国科学院分子植物科学优秀创新中心、深圳华大生命科学研究院农业国家重点实验室的一篇题为hip pop hae rhamnnoides的基因组为放线菌和水平共生体中的保守分子机制提供了见解的研究论文，该论文由山西晋中林业研究所等机构合著。本研究构建了沙棘染色体水平的参考基因组，探索了沙棘放线菌固氮的生物学机制。

豆科、蔷薇科、葫芦科和壳斗科的一些植物可以与根瘤菌或放线菌共生固氮，并深入研究了豆科植物与根瘤菌共生固氮的分子机制。目前还没有很好的放线菌共生固氮的研究模式植物，因此对放线菌共生固氮机理的研究较少，进展缓慢。沙棘是胡颓子科沙棘属的落叶灌木，适用于我国华北和西北地区水肥匮乏的贫瘠地区。它是防风固沙的英雄，最重要的是它的根与放线菌共生固氮。其果实富含维生素C、类黄酮等活性物质，是保健饮料的原料供应商，具有重要的生态和经济价值。

本研究以采自山西省的沙棘为材料，在染色体水平上组装参考基因组，并阐明有争议的固氮分枝植物的进化关系。沙棘及其近缘种冬枣大约在7000-8000万年前分化。分道扬镳后，沙棘经历了一次独特的全基因组复制事件。

研究团队分析了沙棘根瘤样品的微生物多样性，确定放线菌Frankia为根瘤共生微生物的主要来源，并对沙棘根瘤和根的转录组进行了测序。通过对沙棘根瘤共生诱导相关基因和苜蓿根瘤固氮共生相关基因的比较，发现大部分共生相关基因呈正相关关系，如NIN、RPG、NSP2、dm2等。表明豆科植物-根瘤菌共生和放线菌-根瘤菌共生是保守的。沙棘参考基因组为研究沙棘的分子生物学、植物-放线菌共生和改良提供了科学依据。

本研究利用沙棘基因组和转录组信息，鉴定了与维生素C合成途径相关的基因，绘制了沙棘维生素C合成代谢途径图。(100yiyao.com)

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