近日，記者從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉，我國科研人員完成了首個豆科綠肥作物紫云英的染色體水平參考基因組組裝，并在此基礎(chǔ)上，解析了紫云英共生結(jié)瘤的遺傳基礎(chǔ)，研究由中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所肥料及施肥技術(shù)團隊完成，相關(guān)成果發(fā)表在《植物通訊（Plant Communications）》上。
紫云英是豆科黃耆屬植物，又名紅花草、翹搖等，株高30厘米左右，開紫色的傘形花朵。紫云英原產(chǎn)于中國，在長江流域廣泛分布，是我國南方最重要的綠肥作物，人們利用冬閑稻田種植紫云英，可以增產(chǎn)節(jié)肥、改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，是維持和提升稻田可持續(xù)生產(chǎn)的有效手段。據(jù)曹衛(wèi)東研究員介紹，紫云英本身也可以作為牧草、蜜源、蔬菜、中藥材等，具有一定的經(jīng)濟價值。
作為豆科作物，固氮是其普遍的特征，紫云英也是固氮作物，但由于缺乏基因組信息，它的遺傳學(xué)及共生固氮研究，遠遠落后于其他固氮作物。
在此次研究中，研究人員利用新技術(shù)，進行了全基因組測序，并進行了解析，發(fā)現(xiàn)紫云英的基因組中，含有59.84%的重復(fù)序列，紫云英長末端重復(fù)序列的數(shù)量和長度明顯擴增，導(dǎo)致紫云英基因組擴增。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，在進化過程中，紫云英與蝶形花亞科共有的全基因組復(fù)制事件中保留了關(guān)鍵的共生結(jié)瘤基因。查耳酮合成酶基因在紫云英等豆科物種中顯著擴增，且在紫云英根部富集表達，從空間上為紫云英成功結(jié)瘤提供了必要的類黃酮信號。紫云英、苜蓿、大豆中抗病基因在根系中的表達高于根瘤，抗病基因在根系中的富集可能增強了根部的免疫，彌補共生過程中植物防御的減弱。
該研究得到國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、國家作物種質(zhì)資源庫綠肥分庫等項目的支持。研究成果填補了豆科綠肥作物基因組學(xué)研究的空白，為豆科植物與根瘤菌共生提供了新的見解。
