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综述:芝麻抗逆分子育种研究进展
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月18日 来源:Molecular Genetics and Genomics 2.3
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这篇综述系统阐述了芝麻(Sesamum indicum L.)应对生物与非生物胁迫的分子机制,重点解析了干旱、盐碱、病虫害等胁迫相关基因(GWAS标记)及关键农艺性状。通过功能基因组学(Transcriptomics)和基因组辅助育种技术,为开发抗逆芝麻品种提供了新策略,尤其强调高密度连锁作图(HDLM)在气候适应性育种中的应用价值。
作为富含优质植物油、蛋白质和微量营养元素的重要油料作物,芝麻(Sesamum indicum L.)在非洲和亚洲小农经济中占据核心地位。然而其主产区集中于干旱半干旱地带,面临不可预测的干旱、盐碱化(Salinity)、病虫害(Biotic stresses)等多重胁迫,导致产量长期低迷。更严峻的是,落后的农艺措施与采后处理进一步制约产业发展。
芝麻种质资源库中蕴藏着丰富的遗传变异,这为抗逆性改良提供了天然素材。研究揭示,通过全基因组关联分析(Genome-Wide Association Studies, GWAS)可定位到调控干旱响应基因SiDREB2A和盐胁迫关键标记SIN_1728,而高密度连锁作图(High-Density Linkage Mapping, HDLM)则发现了与水涝耐受性相关的QTL位点qWL3.2。
转录组学研究显示,芝麻应对温度波动时,热激蛋白(HSP70)家族基因表达量显著上调;渗透胁迫下,脯氨酸合成酶基因SiP5CS和离子转运蛋白SiNHX1协同维持细胞稳态。针对病害胁迫,NBS-LRR类抗病基因簇在抗枯萎病品系中呈现特异性扩增。
当前研究正构建芝麻泛基因组图谱,整合单细胞测序(scRNA-seq)和表观遗传数据。标记辅助选择(Marker-Assisted Selection, MAS)技术已成功将抗蚜虫基因SiAPI导入栽培种,田间试验显示产量损失降低37%。未来需重点突破CRISPR-Cas9基因编辑在芝麻多基因聚合育种中的应用瓶颈。
建立胁迫量化评估体系成为研究新趋势,包括无人机表型组(UAV-Phenomics)动态监测和人工气候室模拟复合胁迫。通过整合机器学习算法,预测芝麻在RCP8.5气候场景下的适应性变异,为培育抗逆稳产品种提供数据支撑。
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