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　　砂生槐（Sophora moorcroftiana）是西藏地區(qū)分布極廣的一種多年生的豆科類灌木，其根系發(fā)達(dá)，具有極強(qiáng)的耐干旱、耐貧瘠、抗風(fēng)沙的生態(tài)特征。作為西藏高原生態(tài)恢復(fù)的理想樹種, 砂生槐也是西藏放牧地區(qū)天然草地上的重要植物構(gòu)成。因此該植物是研究高原地區(qū)植物適應(yīng)性進(jìn)化和抗旱的優(yōu)良材料。然而，對(duì)該植物基因組學(xué)以及抗旱性的分子機(jī)制的研究仍相對(duì)較少。 

　　近日，中國科學(xué)院昆明植物研究所青藏高原植物進(jìn)化與適應(yīng)課題組以Sophora moorcroftiana genome analysis suggests an association between sucrose metabolism and drought adaptation為題在Plant Physiology發(fā)表論文。研究報(bào)道豆科槐屬植物砂生槐的染色體水平參考基因組，并且結(jié)合代謝組和轉(zhuǎn)錄組的分析，揭示了蔗糖代謝與砂生槐干旱適應(yīng)潛在的相關(guān)性。 

　　此項(xiàng)研究通過二三代測(cè)序技術(shù)，組裝和注釋了染色體水平高質(zhì)量的砂生槐基因組，基因組大小為737.35 Mb，包括9條染色體、contig N50為22.5 Mb、注釋了53,640個(gè)蛋白編碼基因、BUSCO為98.3%。比較基因組學(xué)分析顯示，栽培類豆科植物基因組中擴(kuò)張的基因家族主要富集在固氮方面，而來自于中高海拔的豆科植物如砂生槐基因組中擴(kuò)張的基因家族以及重復(fù)基因主要在代謝過程中發(fā)揮作用，可能與砂生槐的高原適應(yīng)相關(guān)。 

　　為了揭示砂生槐代謝在其高原適應(yīng)中的作用，研究人員對(duì)砂生槐的根、莖、葉和果實(shí)進(jìn)行了廣靶代謝組學(xué)分析。研究發(fā)現(xiàn)，植物根部的差異代謝物主要富集在與干旱相關(guān)的“精氨酸和脯氨酸代謝”以及“淀粉和蔗糖代謝”途徑，蔗糖在根部含量最高。代謝組和轉(zhuǎn)錄組的WGCNA關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，TRD和WGD重復(fù)事件導(dǎo)致蔗糖代謝通路基因AMY3和CWINV1基因家族的擴(kuò)張推測(cè)是砂生槐根部蔗糖含量相對(duì)較高的原因，進(jìn)而促進(jìn)砂生槐發(fā)達(dá)的根系，增加其抗旱能力。這類基因的發(fā)現(xiàn)可以作為培育耐旱性高原植物的候選基因。 

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圖1 A. 砂生槐根長、冠幅、根頸直徑、土深的數(shù)據(jù)測(cè)量過程。B. 砂生槐基因組。C. 基因家族樹及基因家族擴(kuò)張、收縮。D. 砂生槐擴(kuò)張基因家族的注釋。E. 砂生槐重復(fù)基因分類。F. 砂生槐重復(fù)基因Ka/Ks。G. Root vs Leaf代謝通路的富集。H. 熱圖顯示根部carbohydrate代謝物的相對(duì)含量與其他組織的比例。I. WGCNA分析。J. 植物蔗糖代謝通路基因。K. 熱圖顯示11個(gè)關(guān)鍵基因的表達(dá)量及重復(fù)類型。L. 砂生槐和D. odorifera中AMY3和CWINV1的共線性。