广东
近日，河北大学杜会龙教授团队在《Nature Communications》期刊在线发表了题为“Genomic and genetic dissection underlying seedling drought resilience in oats”的研究论文，该研究以配对极端抗旱分化燕麦种质为突破口，构建了一套覆盖“全基因组变异图谱解析—群体多组学关联挖掘—基因分子机制解析—遗传转化功能验证—田间农艺性状评价—种质育种潜力评估”的一体化研究体系，通过绘制结构变异图谱和GWAS分析锁定了抗旱主效基因AsNF-YB3，阐明了其启动子4-bp插入通过增强转录因子结合激活抗旱通路的分子机制，证实了提高该基因表达可同步提升苗期存活率与干旱下籽粒产量，这项研究不仅为燕麦的抗旱育种提供了关键基因资源和分子标记，也为其他复杂基因组作物的逆境胁迫研究提供了范式。河北大学青年教师王书会为论文第一作者，博士研究生刘东晴与已毕业硕士研究生李盈盈为共同第一作者，杜会龙教授为论文唯一通讯作者。
研究首先完成了抗旱种质Borris37与干旱敏感种质XymC06两套超高连续性染色体水平基因组组装，并绘制了调控抗旱性状的全景结构变异图谱，涵盖InDel与SV等关键变异类型。在此基础上，团队整合211份燕麦群体重测序数据、118个干旱对照转录组数据以及苗期抗旱表型，开展基于变异型的全基因组关联分析（GWAS），最终筛选出52个调控燕麦苗期抗旱的核心候选基因，其中抗旱种质Borris37富集了36个正向增效优异等位基因。进一步锁定主效基因AsNF-YB3后，团队系统阐明了其启动子区4-bp插入变异通过增强转录因子AsARF1的结合能力，激活基因表达，清除干旱诱导的活性氧，最终提升植株抗旱性的完整分子通路。通过过表达与VIGS沉默双向遗传转化实验，并结合雨棚田间控水试验，证实提高AsNF-YB3表达水平不仅显著增强燕麦苗期存活率，还能在干旱环境下稳定提升籽粒产量。值得注意的是，该抗旱优异单倍型在我国燕麦种质中占比极低，具备巨大的育种改良潜力；团队同步开发了可用于分子标记辅助育种的特异性InDel标记。该研究不仅填补了燕麦抗旱遗传基础研究的空白，为我国干旱半干旱地区燕麦稳产育种提供了核心基因资源与实操工具，也为其他大基因组多倍体作物抗逆种质的精准解析与高效利用，提供了可复制、标准化的全新研究范式。
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