陕西
盐胁迫是全球约20%耕地面临的严峻挑战，严重制约粮油作物产量。大豆(Glycine max)是人类膳食和动物饲料中蛋白质与油脂的重要来源，提高其耐盐性对保障全球粮油安全具有重要意义。前期研究表明，基因组多倍化可增强植物对生物与非生物胁迫的适应性，但多倍化如何提升大豆耐盐性的内在功能机制尚不清楚。
近日，南京农业大学宋庆鑫教授团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“
Polyploidy-induced epigenetic priming underlies enhanced salinity tolerance in soybean”的研究论文。该研究发现大豆多倍化诱导的DNA甲基化重塑了盐胁迫响应基因的表达水平从而增强四倍体大豆在盐胁迫环境下的适应能力
该研究发现，与二倍体亲本相比，四倍体大豆在盐胁迫下表现出更高的存活率。通过比较二倍体与四倍体大豆在正常和盐胁迫条件下的转录组及DNA甲基化数据，研究团队发现，多倍化使盐胁迫响应基因在胁迫前处于“预激活”状态。在盐胁迫下，这些基因在四倍体大豆中表现出更快速、更强烈的表达响应。进一步机制解析表明，多倍化诱导的DNA甲基化重塑是调控盐胁迫响应基因动态表达的关键因素。此外，该研究鉴定到一个关键转录因子GmCAMTA3，其过量表达可显著提升大豆的耐盐性。
大豆多倍化增强耐盐性
A：二倍体和四倍体大豆在盐胁迫下的表型。B和C：二倍体和四倍体大豆盐胁迫响应基因的表达模式。D：基因及侧翼区域的CHH甲基化水平。E：二倍体大豆在盐胁迫不同时间点hyper-DMRs的甲基化水平。F：多倍化诱导的hyper-DMRs相关基因的时空表达动态。G：野生型、GmCAMTA3基因突变体和过表达株系在盐胁迫下的表型。
综上所述，该研究系统阐明了大豆多倍化通过表观遗传调控增强耐盐性的分子机制，不仅为作物耐盐遗传改良提供了新思路，也为利用多倍化策略培育抗逆作物品种奠定理论依据。
作者简介
南京农业大学博士研究生王磊为该论文第一作者，南京农业大学宋庆鑫教授为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划和江苏省双创项目资助。
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