突出了
红树林生活在恶劣的环境中 研究人员现在已经破译了红树的基因组，这棵树名叫木榄 3.09亿巴 该基因组比其他已知的红树林更大，其中四分之一的基因组由被称为转座子的寄生虫“跳跃基因”组成 研究人员还比较了生长在环境中的红树林的基因活性 含盐量高的Nments to那些生长在co 红树林生长在压力更大的高盐环境中 条件抑制转座子的活性，增加应激反应的活性 分析了无基因主要内容
红树林位于陆地和海洋的交界处，生长在盐度和低氧水平迅速变化的恶劣环境中。对大多数植物来说，这样的环境意味着死亡，但红树林已经进化出了一种非凡的抗逆境能力。
现在，来自冲绳科学技术研究所研究生院(OIST)的研究人员已经破译了红树木榄的基因组，并揭示了这种树是如何调节自己的基因以应对压力的。他们最近发表在《新植物学家》杂志上的发现，有一天可以用来帮助其他植物更耐逆境。
该研究的第一作者、OIST植物表观遗传学部门的研究员Matin Miryeganeh博士说:“红树林是研究耐胁迫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胁迫因素。”
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关键作用，在一个特定区域储存的碳是热带雨林的四倍。
尽管红树林很重要，但它们正以前所未有的速度被砍伐，而且由于人类的压力和海平面上升，预计它们将在不到100年内消失。到目前为止，能够帮助科学家保护这些生态系统的基因组资源是有限的。
红树林项目最初是由OIST创始人之一悉尼·布伦纳(Sydney Brenner)提出的，该项目始于2016年，当时是对冲绳的红树林进行调查。科学家们注意到，在高盐度的海边和咸味较重的上游，生长的红树木榄(Bruguiera gymnorhiza)表现出显著的差异。
“这些树非常不同;在靠近海洋的地方，这些树的高度大约是1到2米，而在河流的上游，这些树可以长到7米高，”该研究的主要作者、植物表观遗传学研究组组长Hidetoshi Saze教授说。“但矮树并不是不健康的，它们正常开花和结果，所以我们认为这种改变是适应性的，也许可以让这种受盐胁迫的植物投入更多的资源来应对恶劣的环境。”
日
本
語
(左)生长在海洋附近的红树林盐度高，个子小。(右)生长在河流上游的红树林含盐量更少，咸水更多，长得更高，树干更粗，叶子更大。这些树是由martin Miryeganeh博士(如图)和她的同事们调查的。
与长期的进化适应不同，长期的进化适应涉及到基因序列的改变，对环境的适应是通过表观遗传的改变发生在一个生物的一生中。这些是对DNA的化学修饰，影响不同基因的活动，调整基因组对不同环境刺激和压力的反应。像植物这样的有机体不能迁移到更舒适的环境中，它们在很大程度上依赖表观遗传变化来生存。
在研究基因组是如何被调节的之前，研究小组首先从红树木榄中提取了DNA，并解码了这个物种的基因组。他们发现这个基因组包含3.09亿对碱基对，预计有34403个基因——这个基因组比其他已知的红树林物种的基因组要大得多。大尺寸的原因是，在很大程度上，几乎一半的DNA是由重复序列组成的。
当研究小组检查重复DNA的类型时，他们发现超过四分之一的基因组由称为转座子或“跳跃基因”的遗传元素组成。
萨泽教授解释说:“活跃的转座子是可以在基因组中‘跳跃’的寄生基因，就像剪切和粘贴或复制和粘贴计算机功能。随着更多的复制体被插入到基因组中，重复的DNA就会形成。”
转座子是基因组进化的一大推动力，引入了遗传多样性，但它们也是一把双刃剑。通过转座子的运动破坏基因组更有可能造成损害，而不是带来好处，特别是当植物已经受到压力时，因此红树林的基因组通常比其他植物小，转座子受到抑制。
然而，木榄并非如此，科学家们推测，由于这种红树林物种比其他物种更古老，它可能没有进化到有有效的抑制手段。
然后，研究小组检查了基因的活动，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是如何变化的。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，它们复制了海边和上游的盐度水平。
日
本
語
研究人员在实验室中控制条件下种植红树林，以观察不同盐度水平的影响。
总的来说，无论是在海边个体还是在高盐度条件下生长的个体，抑制转座子活性的基因表达量都更高，而通常促进转座子活性的基因表达量更低。此外，当研究小组专门研究转座子时，他们发现了转座子DNA上的化学修饰降低其活性的证据。
“这表明，应对生理盐水压力的一个重要手段涉及沉默转座子，”Miryeganeh博士说。
研究人员还发现，植物中参与应激反应的基因活性增加，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光合作用水平较低。
在未来的研究中，该团队计划研究季节、温度和降雨量的变化是如何影响红树林基因组活动的。
“这项研究是一个基础，为红树林如何调节基因组以应对极端压力提供了新的见解，”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内的分子过程的，这可能有助于科学家创造新的植物品种，更好地应对压力。”
条信息
标题:基因组重组和自然表观基因组学揭示了盐度诱导的红树木榄DNA甲基化
日报》:新植物学家
作者:Matin Miryeganeh, Ferdinand Marlétaz, Daria Gavriouchkina, Hidetoshi Saze
日期:2021年9月16日
DOI: https://doi.org/10.1111/nph.17738
在达尼Ellenby
