番茄的果實選擇伴隨著其耐鹽性降低是由根系中鈉鉀離子比升高導致的，與根系鈉鉀離子比關聯(lián)的鈉鉀離子轉運體編碼基因SlHAK20中一個受馴化的變異位點介導栽培番茄耐鹽性的降低。 圖片來源：中國農業(yè)科學院
人口的增加對高效利用農業(yè)資源提出了更高的要求。據(jù)統(tǒng)計，全球鹽堿地面積高達9.56億公頃，提高作物的耐鹽性是解決糧食安全問題的重要途徑之一。番茄是主要蔬菜之一，起源于南美洲安第斯山地區(qū)，當?shù)匾吧桌醴涯軌蛟谳^高鹽脅迫環(huán)境下生長。然而，在馴化和育種過程中，人類更關注其果實大小，丟失了野生番茄的耐鹽基因。
近日，中國農業(yè)科學院（深圳）農業(yè)基因組研究所研究員黃三文團隊與中國科學院上海植物逆境生物學研究中心研究員朱健康團隊開展合作研究，找到了丟失的番茄耐鹽基因SlHAK20，研究成果在線發(fā)表于權威學術期刊《The EMBO Journal》。
研究團隊測定了369份番茄材料根系和地上部分的鈉、鉀離子含量，發(fā)現(xiàn)根中鈉鉀離子比在醋栗番茄、櫻桃番茄和栽培番茄三個群體中逐次提高，且與果實重量成正比，這表明馴化過程中番茄耐鹽性降低很可能選擇更大果實相關。通過全基因組關聯(lián)分析，他們發(fā)現(xiàn)了一個離子轉運蛋白基因SlHAK20。SlHAK20具有鈉離子轉運活性，基因組分析表明此基因受到了強烈的馴化選擇，基因編碼區(qū)的一個6個堿基的缺失導致了栽培番茄耐鹽性的顯著降低。
研究還發(fā)現(xiàn)，敲除水稻中SlHAK20的兩個同源基因OsHAK4和OsHAK17會導致水稻對鹽脅迫敏感，這意味著在單、雙子葉作物中SlHAK20同源基因應答鹽脅迫的功能是保守的。打破小果基因與耐鹽基因的連鎖是下一步育種的方向，該研究將為耐鹽作物的育種提供新的技術方案。
相關論文信息：https://doi.org/10.15252/embj.2019103256
