互花米草(Spartina alterniflora)是一种耐盐湿生植物,与重要的谷物作物如玉米和水稻有近缘关系。深入了解其如何适应高盐等极端逆境的分子机制,具有重要科学意义。但是目前关于互花米草的高盐耐受性分子机制还知之甚少。

互花米草

高亲和力钾转运体(HKT)参与了植物的耐盐和维持离子稳态。本研究探究了HKT基因是否在互花米草的耐盐性中发挥作用。为了克服常规序列比对方法的不准确性和不稳定性,我们运用深度学习的DeepGOPlus方法,从互花米草新组装的基因组中自动提取序列和蛋白质特征,鉴定了互花米草的HKT基因。

结果显示,互花米草含有16个HKT基因,数量超过了所有调查的植物物种,仅次于小麦。系统发育相关的米草属HKT成员具有相似的基因结构、保守的蛋白结构域和顺式作用元件。表达模式分析显示,大多数互花米草HKT基因在特定组织中表达,并在盐胁迫下差异表达。酵母互补表达实验表明,I型成员SaHKT1;2、SaHKT1;3和SaHKT1;8以及II型成员SaHKT2;1、SaHKT2;3和SaHKT2;4具有低亲和力K+吸收能力,II型成员对K+的亲和力较水稻和n拟南芥强,大多数互花米草HKT优先转运Na+。

我们认为基于深度学习的方法是挖掘新功能基因的有力工具。已鉴定的互花米草HKT基因是培育耐盐作物新品种的重要资源。

作者单位：中国农业科学院作物科学研究所作物基因资源与育种国家重点实验室，中国北京。

来源：10.1111/tpj.16397

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