全球约有20%的陆地植物以不同方式获得了对高盐环境适应性。这些盐生植物通过维持离子平衡、建立盐分泌机制等策略获得应对高盐环境的能力，能够在不同高盐环境中完成生长和发育。然而，到目前为止，我们对盐生植物的适应性机制了解很少。解析盐生植物基因组能够为利用分子遗传学手段研究耐盐性机理开辟新途径，为培育更强盐适应性的作物品种、促进可持续农业发展奠定基础。

互花米草（Spartina alterniflora L.）是一种生活在沿海盐生植物，通过长期的自然选择和适应获得了对高盐环境的适应性，能够在盐度3.5% 的滩涂土壤生长，属于极端耐盐植物。近日， Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“The Spartina alterniflora genome sequence provides insights into the salt tolerance mechanisms of exo-recretohalophytes”的研究论文，揭示了互花米草耐盐的分子机制，为植物耐盐遗传改良提供了新的基因资源。

该团队利用生长在山东东营沿海滩涂的互花米草为材料，成功构建了高质量全染色体水平互花米草基因组（1.58 Gb），并将98.66%的序列锚定到31对染色体上（图1）。其基因组拥有82811个蛋白质编码基因和10162个非编码RNA基因，基因组完整性高达96.22%。通过比较基因组分析，发现全基因组复制事件的发生显著提高了互花米草对盐环境的适应性。许多与盐环境适应相关的基因家族如钾离子通道蛋白(KUP/HAK/KT、HKT)、盐胁迫响应转录因子和基因（AP2/ERF、PP2C、SnRK2、expansin）等在互花米草中都呈现不同幅度扩张，这些变化增强了互花米草对盐环境的适应能力。此外，GO注释分析揭示了互花米草中正选择基因和物种特异基因同样为互花米草赋予了强大的耐盐能力。这些发现不仅为理解互花米草的耐盐机制提供了重要线索，也为植物耐盐遗传改良提供了新的基因资源和研究方向。

图1 互花米草的基因组特征

通过进一步对互花米草盐胁迫下的转录组和代谢组进行研究，我们揭示了其耐盐的分子基础。研究发现，盐胁迫能够诱导互花米草中离子转运基因的表达发生变化（如图2所示），并影响谷胱甘肽代谢等盐胁迫响应途径。此外，研究通过在拟南芥中异源表达SaHKT2;4基因能够增强植物的耐盐能力，进一步证明了互花米草基因的在提高植物耐盐能力的潜力（图3）。以上研究结果为互花米草的耐盐适应性以及提高植物耐盐能力的机理提供了新的见解，并为未来增强植物耐盐能力、培育耐盐抗性良种的精准育种提供了重要的新思路。

图2 盐胁迫诱导互花米草转录组变化

图3 过表达互花米草SaHKT2;4能够增强植物的耐盐能力

该研究得到海南省重点研发项目、中国农科院南繁专项基金、国家自然科学基金、中国农业科学院创新工程共同资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14368

文章来源：植物生物技术Pbj