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在土壤盐渍化威胁农业生产的当下，研究人员开展滨麦（Aeluropus littoralis）相关研究。通过测序与分析，得到其高质量基因组，鉴定出 A20/AN1 锌指蛋白家族成员。这为解析植物耐盐机制、改良作物抗逆性提供关键依据。
在广袤的大自然中，植物们时刻面临着各种挑战，而土壤盐渍化就像是一场 “盐渍危机”，严重威胁着全球 20% 的灌溉土地，尤其是在干旱和半干旱地区，这一问题愈发严峻。农作物们在这场危机中艰难求生，生长和产量都受到了极大的影响。面对这样的困境，科学家们一直在努力寻找解决办法。他们把目光投向了一类特殊的植物 —— 盐生植物，这些植物就像是植物界的 “抗盐勇士”，能够在高盐环境中茁壮成长。滨麦（Aeluropus littoralis）就是这样一位 “勇士”，它不仅是反刍家畜宝贵的天然饲料，还对极端非生物胁迫，如盐度、干旱和高温，有着极强的耐受性。而且，滨麦与谷类作物有着密切的遗传关系，这让它成为了科学家们眼中解锁作物抗逆能力的关键 “密码”。然而，此前对滨麦的研究存在诸多不足，已发表的滨麦基因组组装高度碎片化，基因预测数量少，这就像是一幅残缺不全的拼图，严重阻碍了人们对滨麦耐盐机制的深入了解。为了填补这些知识空白，来自 King Saud University、Centre of Biotechnology of Sfax 等机构的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在了《BMC Plant Biology》杂志上，为我们带来了新的希望。
研究人员为了深入探究滨麦的奥秘，运用了多种先进的技术方法。在基因组测序方面，他们分别使用 BGISeq - 500 平台的短读长和 PacBio Sequel II 平台的 HiFi 长读长进行测序，为后续的基因组组装提供了丰富的数据基础。接着，通过 k - mer 分析方法估计基因组大小，利用 QUAST 工具和 BUSCO 评估基因组组装质量。在基因研究上，采用同源性分析和从头预测相结合的方式进行基因预测和功能注释，还运用多种生物信息学工具对 A20/AN1 锌指蛋白家族进行全基因组分析 。
下面让我们一起来看看研究人员都有哪些重要发现：
- 滨麦对盐胁迫的形态和解剖学响应：研究发现，随着 NaCl 浓度的增加，滨麦的地上部分如茎长、叶大小和节间长度显著减少，最多可减少 60%。但在适度盐度（150 - 300 mM NaCl）下，根长却增加了约 70%，不过当盐浓度超过 300 mM 时，根生长又会下降。同时，盐胁迫下滨麦会通过叶片上的盐腺排出 NaCl 晶体，这一过程可能对渗透调节和耐盐性起着关键作用。从解剖学角度来看，盐胁迫下根的皮层细胞层增大、形成通气组织，内皮层细胞壁增厚，木质部导管直径扩大；叶片的叶肉细胞更加紧密，维管组织增大，这些变化都有助于滨麦在高盐环境中更好地生存。
- 滨麦的染色体含量：研究人员通过 DAPI 染色法对滨麦的染色体进行观察，发现它拥有 10 条染色体，平均染色体大小为 1.4 μm ± 0.2，与水稻（Oryza sativa）和硬粒小麦（Triticum turgidum）相比，滨麦的染色体数量更少、体积更小，这表明它具有相对紧凑的基因组。
- 基因组测序和组装：经过一系列复杂的测序和分析流程，研究人员成功组装出滨麦的基因组。该基因组大小约为 360 Mb，组装后的基因组涵盖 348 Mb，包含 4,078 个重叠群（contig），最长的 contig 为 5.1 Mb，N50 值达到 133.77 kb ，BUSCO 评估显示基因组完整性高达 91.1%，这一成果相较于之前的研究有了显著提升。
- 重复注释：在滨麦的基因组中，研究人员鉴定出大量的重复序列，占组装基因组的 26.03%，其中转座元件（TEs）约占 11.48%。LTR 元件在 TEs 中占比较大，Gypsy 和 Copia 元件是主要的 LTR 元件类型。
- 基因预测和功能注释：研究人员预测出 35,147 个基因，并对其进行功能注释。功能分类显示，这些基因涉及多种生物过程、分子功能和细胞组成相关的功能。在 KEGG 代谢途径分析中，发现滨麦基因主要参与代谢、DNA 修复、信号转导等多个重要途径。
- 滨麦 A20/AN1 应激相关蛋白家族的全基因组分析：研究人员在滨麦基因组中鉴定出 13 个 AlSAP 基因。这些基因编码的蛋白质在结构和亚细胞定位上存在差异，大多数 AlSAP 蛋白定位于细胞核，但 AlSAP2、AlSAP4 和 AlSAP8 定位于细胞质。通过系统发育分析发现，AlSAP 成员主要分布在 G2 和 G5 组，且与 Eleusine coracana 的 SAP 蛋白有较高的同源性。
- 应激响应基因的差异表达分析：通过 qPCR 技术对四个随机选择的 AlSAP 基因进行分析，发现它们在盐胁迫（300 mM NaCl）和渗透胁迫（10% PEG 6000）下，在滨麦的根、叶或两者组织中均有不同程度的表达调控，这表明这些基因在应对不同胁迫时可能发挥着不同的作用。
- AlSAP 基因启动子中调控顺式元件的计算机分析：对选定的 AlSAP 基因启动子区域进行分析，发现其中包含多种顺式作用元件，如光响应元件、激素响应元件和生物 / 非生物胁迫响应元件，这些元件的存在进一步解释了 AlSAP 基因在不同条件下的表达差异。
综合来看，这项研究意义重大。它不仅揭示了滨麦适应盐渍环境的形态、解剖和遗传机制，还为我们提供了高质量的滨麦基因组资源。这一资源有助于深入理解盐生植物的耐盐机制，为通过基因工程和基因编辑技术提高谷类作物的耐盐和耐旱性提供了宝贵的基因资源和理论基础。同时，对滨麦进化历史的研究也为植物进化领域提供了新的见解，为未来的植物科学研究开辟了新的方向，有望在应对全球粮食安全挑战中发挥重要作用。
