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盐碱地的 “耐盐王者”:首个四倍体盐角草完整基因组解密
人民政协网12月25日电(记者 高志民)在寸草难生的盐碱地,有一种植物能迎着海风、喝着海水茁壮成长,它就是被称为 “海人参” 的盐角草。近日,中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所的科研团队取得重大突破——成功绘制出首个四倍体盐角草的高质量无间隙完整基因组图谱,相关成果发表在国际知名期刊《植物生理学(Plant Physiology)》上。这一发现如同打开了耐盐植物的 “生命密码箱”,为破解植物耐盐之谜、解锁盐碱地利用新路径提供了关键钥匙。
盐碱地的 “生存强者”:盐角草有多神奇?

“碱地白花花,一年种几茬。小苗没多少,秋后不收啥”,这句顺口溜道出了盐碱地的耕种难题。全球约三分之一的可耕地受盐渍化影响,高浓度的盐分如同植物 “杀手”,会破坏光合作用、损伤植物组织,导致多数作物无法存活。而盐角草却能在含盐量 0.5%~6.5% 的极端环境中安然生长,甚至能耐受全海水灌溉,堪称植物界的 “耐盐王者”。
这种看似不起眼的肉质植物,身上藏着诸多 “生存绝技”:它属于典型的 “聚盐植物”,能将根部吸收的大量盐分储存在液泡中,既避免盐分伤害细胞,又能通过高渗透压从盐碱土中高效吸收水分:体内还含有丰富的抗氧化酶系统,遇到盐胁迫时会主动激活防御机制,清除有害自由基,保护自身代谢过程。更难得的是,盐角草并非“无用之辈”—— 它的嫩尖可鲜食,口感脆嫩咸鲜;种子能提炼优质食用油,茎秆可加工成生物盐、功能饮料甚至面膜,在韩国更被尊为 “海人参”,兼具生态价值与经济价值。
基因组图谱:破译耐盐的 “生命密码”
想要让盐角草的“耐盐基因”为农业所用,首先得读懂它的基因组。此前,科学界对盐角草耐盐机制的了解多停留在生理层面,完整的基因组图谱一直是空白。此次中国农科院团队攻克的,正是四倍体盐角草的“端粒到端粒(T2T)”无间隙基因组——这意味着科研人员获得了该植物从染色体一端到另一端的完整遗传信息,没有任何遗漏。
通过多平台测序技术,团队最终绘制出的基因组大小达 984.58 兆,注释出近 4.2 万个蛋白编码基因。更令人意外的是,这个基因组中高达 70.11% 的区域是重复序列。科研人员推测,这些重复序列正是盐角草适应极端环境的“秘密武器”——在漫长的进化中,它们可能参与调控耐盐相关基因的表达,帮助盐角草在高盐环境中保持基因组稳定,逐步进化出超强的抗逆能力。
“这就像拿到了盐角草的‘完整说明书’。”项目负责人介绍,该基因组图谱首次阐明了四倍体盐角草的多倍体进化历程,明确了哪些基因负责 “吸盐”“储盐”“抗盐”,为后续深入解析耐盐机制提供了精准的基因组学基础。比如,团队可以通过对比盐角草与普通作物的基因差异,找到关键耐盐基因,再通过育种技术导入小麦、玉米等作物中,培育出耐盐碱的新品种。
从实验室到田间:盐碱地变 “金土地” 的可能
我国盐碱地面积广阔,仅沿海滩涂和内陆盐碱地就达数亿亩,如何高效利用这些土地是保障粮食安全的重要课题。盐角草基因组的解密,让“向盐碱地要效益”成为现实可能。
在海南海口的海虫草现代农业园区,盐角草已经展现出强大的应用潜力:这里的盐碱地通过种植盐角草,不仅改善了土壤质地,还实现了“海水灌溉、亩产万元”的奇迹——每亩盐角草种子收入超 10万元,带动当地渔民转产就业,劳务收入累计超 120 万元。而完整基因组的发布,将让这一奇迹加速复制:
一方面,科研人员可利用图谱中的基因资源,定向培育更耐盐、产量更高、品质更优的盐角草品种,让盐碱地种植效益翻倍;另一方面,通过解析耐盐基因的功能,有望培育出耐盐碱的粮食、牧草新品种,让原本闲置的盐碱地变成可耕种的“金土地”,缓解耕地资源紧张的压力。此外,盐角草还能净化海水养殖废水,在治理生态环境的同时实现循环利用,为生态农业提供新方案。
从实验室里的基因测序到田间地头的生态实践,科研人员用科技为盐碱地注入生机。随着研究的深入,盐角草的耐盐基因还可能应用到更多领域,为应对全球土壤盐渍化挑战提供“中国方案”。这株在盐碱地中顽强生长的植物,凭借科学的力量,书写着 “点盐成金” 的绿色传奇。
编辑:钱子钰

