来自冲绳科技研究生院和伦敦大学学院的一组研究人员破译了人类的基因组工业gymnorhiza它是分布最广的红树之一，来自最丰富的红树林家族Rhizophoraceae．这些新的数据为红树林的表观基因组调控提供了新的见解，并更好地理解了植物对波动的、恶劣的自然环境的适应。
代表工业gymnorhiza日本冲绳主岛奥库比河沿岸的树木(左)和海滨沿岸的人口(右)。比例尺- 1米。图片来源:Miryeganeh等, doi: 10.1111 / nph.17738。
红树林是地球上一个重要的生态系统，保护海岸线免受侵蚀，过滤水中的污染物，并作为鱼类和其他支持沿海生计的物种的苗圃。
它们在对抗全球变暖方面也发挥着至关重要的作用，在一个特定地区储存的碳是热带雨林的四倍。
尽管红树林很重要，但它们正在以前所未有的速度被砍伐，由于人类的压力和海平面上升，预计将在短短100年内消失。
“红树林是研究抗压能力背后的分子机制的理想模型系统，因为它们能自然地应对各种压力因素，”该研究的第一作者、冲绳科学技术研究生学院植物表观遗传学研究中心的研究员马汀·米列加内博士说。
在对日本冲绳红树林的调查中，作者注意到工业gymnorhiza在高盐度的海边和高咸水的上游，树木的个体之间表现出显著的差异。
”附近的树非常不同:海洋,树的高度大约是1 - 2米,河的上游,而树木成长高达7米,”教授研究高级作者说Hidetoshi Saze,植物表观遗传学部门负责人冲绳研究所科技大学毕业。
“但矮树并不是不健康的——它们正常开花结果——所以我们认为这种改变是一种适应性，可能会让受盐胁迫的植物投入更多资源来应对严酷的环境。”
在他们的研究中，科学家们对工业gymnorhiza发现它含有3.09亿碱基对。
然后，他们确定了总共34403个基因——比其他已知红树林物种的基因组要大得多。
很大程度上是因为，几乎一半的DNA是由重复序列组成的。
当研究人员检查重复DNA的类型时，他们发现超过四分之一的基因组是由称为转座子或“跳跃基因”的遗传元素组成的。
“主动转座子是寄生基因，可以在基因组中‘跳跃’位置，就像剪切和粘贴或复制和粘贴电脑功能，”萨泽教授说。
“随着更多的自身副本被插入到基因组中，重复的DNA就会形成。”
研究小组接着检查了工业gymnorhiza基因，包括转座子，在高盐度的海边和低盐度的咸水上游的个体之间存在差异。
他们还比较了在实验室中生长的红树林的基因活性，在两种不同的条件下复制了海边和上游的盐度水平。
总的来说，无论是在海边个体还是在实验室高盐度条件下生长的个体，参与抑制转座子活性的基因表现出更高的表达，而通常促进转座子活性的基因表现出更低的表达。
此外，当作者专门研究转座子时，他们发现了它们DNA上的化学修饰降低了它们的活性的证据。
“这表明应对生理盐水压力的一个重要方法包括沉默转座子，”Miryeganeh博士说。
科学家们还发现，植物中参与应激反应的基因活动增加了，包括那些在植物缺水时激活的基因。
基因活性也表明，受胁迫的植物的光合作用水平较低。
“这项研究是一个基础，为红树林如何在极端压力下调节其基因组提供了新的见解，”萨泽教授说。
“需要更多的研究来了解这些基因活动的变化是如何影响植物细胞和组织中的分子过程的，并可能有一天帮助科学家创造新的植物品种，更好地应对压力。”
一个纸研究结果发表在杂志上新植物学家．
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晨祷Miryeganeh等．新创基因组组装和自然表观基因组学揭示了盐度诱导的红树林DNA甲基化工业gymnorhiza．新植物学家， 2021年9月16日在线发布;doi: 10.1111 / nph.17738
