日本冈山大学马建锋课题组在大麦耐铝毒机制研究中取得进展

2018年8月9日，Plant Physiology在线发表了日本冈山大学资源植物科学研究所马建锋教授为通讯作者的题为“Retrotransposon insertion and DNA methylation regulate aluminum tolerance in European barley accessions”的研究论文。

铝（Al）毒是影响酸性土壤中作物生产力的主要胁迫因子之一。虽然对Al毒的耐受性存在很大的基因型变异，但其中的分子机制却知之甚少。该研究发现，在世界上第四大谷类作物大麦（Hordeum vulgare L.）中，反转录转座子插入和DNA甲基化均参与调节不同的耐铝性。HvAACT1基因与柠檬酸从根部分泌及Al的外部解毒有关。在HvAACT1的上游基因组区域中检测到长度至少为15.3 kb的多反转录转座子样（MLR）序列插入，其具有启动子活性并显著增强HvAACT1表达，特别是在耐铝种质的根尖中。而在HvAACT1低表达的种质中，存在MLR插入，但其被高度甲基化。地理分析表明，含有这种MLR插入的种质主要分布在酸性土壤的欧洲地区。研究人员还发现两个野生大麦种质含有这种MLR插入，但被高度甲基化。

以上结果表明：MLR插入及其DNA甲基化程度影响HvAACT1表达，在大麦驯化过程中，该MLR插入的去甲基化有助于作物适应酸性土壤。东亚和欧洲地区的大麦种质已经形成独立但相似的策略来抵抗酸性土壤中的铝毒。