研究揭示模式植物適應(yīng)高海拔環(huán)境機(jī)制----中國科學(xué)院

加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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研究揭示模式植物適應(yīng)高海拔環(huán)境機(jī)制

2025-01-08 植物研究所

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青藏高原具有低溫、強風(fēng)和強輻射等極端環(huán)境特點，是全球生物多樣性的熱點地區(qū)。模式植物擬南芥在全球廣泛分布。西藏地區(qū)自然分布的擬南芥為探討植物如何適應(yīng)極端環(huán)境提供了理想材料。

中國科學(xué)院植物研究所研究員郭亞龍與徐永超團(tuán)隊，聯(lián)合北京大學(xué)教授顧紅雅，聚焦青藏高原海拔約4000米的擬南芥自然群體材料，將其與海拔約1600米的親緣關(guān)系較近的云南低海拔生態(tài)型進(jìn)行對比研究。研究通過基因組、表型組與分子遺傳學(xué)等綜合分析揭示了模式植物適應(yīng)高海拔環(huán)境機(jī)制。

多維組學(xué)的比較分析發(fā)現(xiàn)，西藏生態(tài)型基因組含有更多的重復(fù)序列和基因丟失，而群體遺傳分析表明，西藏擬南芥有效群體大小在全球擬南芥群體中最小且具有典型孑遺群體的特征。研究利用全生育期的表型比較分析發(fā)現(xiàn)，在15個性狀中，有10個性狀在兩種生態(tài)型間有顯著差異。進(jìn)一步，研究聚焦10個有顯著差異的性狀，基于F2群體與親本的比較進(jìn)行選擇分析，發(fā)現(xiàn)角果密度受自然選擇。研究發(fā)現(xiàn)，角果密度差異受赤霉素合成途徑中的GA20ox1基因調(diào)控。GA20ox1的功能缺失變異在全球多個地區(qū)的高海拔適應(yīng)中起到重要作用，說明GA20ox1的平行進(jìn)化促進(jìn)擬南芥的高海拔適應(yīng)。

這一研究揭示了植物適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制的可行性和重要性，強調(diào)了自然群體中環(huán)境適應(yīng)性基因研究對育種實踐的重要價值。

近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《中國科學(xué)：生命科學(xué)》（SCIENCE?CHINA Life Sciences）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會和中國科學(xué)院的支持。

論文鏈接

角果密度受到自然選擇促進(jìn)高山適應(yīng)

青藏高原具有低溫、強風(fēng)和強輻射等極端環(huán)境特點，是全球生物多樣性的熱點地區(qū)。模式植物擬南芥在全球廣泛分布。西藏地區(qū)自然分布的擬南芥為探討植物如何適應(yīng)極端環(huán)境提供了理想材料。中國科學(xué)院植物研究所研究員郭亞龍與徐永超團(tuán)隊，聯(lián)合北京大學(xué)教授顧紅雅，聚焦青藏高原海拔約4000米的擬南芥自然群體材料，將其與海拔約1600米的親緣關(guān)系較近的云南低海拔生態(tài)型進(jìn)行對比研究。研究通過基因組、表型組與分子遺傳學(xué)等綜合分析揭示了模式植物適應(yīng)高海拔環(huán)境機(jī)制。多維組學(xué)的比較分析發(fā)現(xiàn)，西藏生態(tài)型基因組含有更多的重復(fù)序列和基因丟失，而群體遺傳分析表明，西藏擬南芥有效群體大小在全球擬南芥群體中最小且具有典型孑遺群體的特征。研究利用全生育期的表型比較分析發(fā)現(xiàn)，在15個性狀中，有10個性狀在兩種生態(tài)型間有顯著差異。進(jìn)一步，研究聚焦10個有顯著差異的性狀，基于F2群體與親本的比較進(jìn)行選擇分析，發(fā)現(xiàn)角果密度受自然選擇。研究發(fā)現(xiàn)，角果密度差異受赤霉素合成途徑中的GA20ox1基因調(diào)控。GA20ox1的功能缺失變異在全球多個地區(qū)的高海拔適應(yīng)中起到重要作用，說明GA20ox1的平行進(jìn)化促進(jìn)擬南芥的高海拔適應(yīng)。這一研究揭示了植物適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制的可行性和重要性，強調(diào)了自然群體中環(huán)境適應(yīng)性基因研究對育種實踐的重要價值。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《中國科學(xué)：生命科學(xué)》（SCIENCE?CHINA Life Sciences）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會和中國科學(xué)院的支持。論文鏈接角果密度受到自然選擇促進(jìn)高山適應(yīng)

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