番茄丟失的耐鹽基因被找回

人口的增加對高效利用農(nóng)業(yè)資源提出了更高的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球鹽堿地面積高達(dá)9.56億公頃，提高作物的耐鹽性是解決糧食安全問題的重要途徑之一。番茄是主要蔬菜之一，起源于南美洲安第斯山地區(qū)，當(dāng)?shù)匾吧桌醴涯軌蛟谳^高鹽脅迫環(huán)境下生長。然而，在馴化和育種過程中，人類更關(guān)注其果實(shí)大小，丟失了野生番茄的耐鹽基因。

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院（深圳）農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員黃三文團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院上海植物逆境生物學(xué)研究中心研究員朱健康團(tuán)隊(duì)開展合作研究，找到了丟失的番茄耐鹽基因Sl-HAK20，研究成果在線發(fā)表于權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《The EMBO Journal》。

研究團(tuán)隊(duì)測定了369 份番茄材料根系和地上部分的鈉、鉀離子含量，發(fā)現(xiàn)根中鈉鉀離子比在醋栗番茄、櫻桃番茄和栽培番茄三個(gè)群體中逐次提高，且與果實(shí)重量成正比，這表明馴化過程中番茄耐鹽性降低很可能選擇更大果實(shí)相關(guān)。通過全基因組關(guān)聯(lián)分析，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因SlHAK20。SlHAK20 具有鈉離子轉(zhuǎn)運(yùn)活性，基因組分析表明此基因受到了強(qiáng)烈的馴化選擇，基因編碼區(qū)的一個(gè)6 個(gè)堿基的缺失導(dǎo)致了栽培番茄耐鹽性的顯著降低。

研究還發(fā)現(xiàn)，敲除水稻中SlHAK20 的兩個(gè)同源基因OsHAK4 和OsHAK17 會(huì)導(dǎo)致水稻對鹽脅迫敏感，這意味著在單、雙子葉作物中SlHAK20 同源基因應(yīng)答鹽脅迫的功能是保守的。打破小果基因與耐鹽基因的連鎖是下一步育種的方向，該研究將為耐鹽作物的育種提供新的技術(shù)方案。