叶片作为植物体重要的营养器官，其形态变化反映了植物适应环境的一种生存策略。已有研究发现，叶片较小的植物常常分布在干燥和暴露的栖息地，而叶片较大的植物大多分布在潮湿或荫蔽的栖息地。目前，叶片适应不同湿度环境的分子演化机制以及在干旱胁迫下植物叶片如何平衡生长与抗旱的机制仍不清晰。
2023年8月24日，Journal of Genetics and Genomics在线发表四川大学刘建全教授团队题为“Natural variation in the SVP contributes to the pleiotropic adaption of Arabidopsis thaliana across contrasted habitats”的研究论文。该研究揭示了一因多效基因SVP的无效等位变异调控植物叶片大小和湿度适应的分子演化机制，拓展了我们对植物如何通过单一基因改变多种性状来适应迥异生境的认知。
模式植物拟南芥的高海拔西藏生态型(Tibet)叶面积小，具有较强耐旱性；而低海拔的四川生态型(Sichuan)所处生境降雨量充沛，植株叶面积相对较大，且耐旱性差。该研究利用这两种生态型构建的F7代重组自交系群体(RIL)材料，通过GWAS 定位了一个平衡叶片大小和抗旱性的SVP关键变异位点，并且发现该SVP基因变异是拟南芥叶片增大和湿度适应的遗传基础。进一步研究发现，SVP通过分别靶向GRF3、CYP707A1/3和AtBG1调控植物叶片大小和抗旱性。此外，该变异能够促进拟南芥在长江流域湿润地区提前开花。进化分析表明，这种古老起源的SVP变异，在拟南芥向中国和日本等湿润地区扩张过程中受到了强烈正选择作用。
多效性基因SVP调控植物适应迥异生态环境的工作模型
综上所述，本研究揭示了SVP基因等位变异在拟南芥叶片大小和湿度适应性调控中的重要作用，为进一步理解植物形态学和生态适应机制提供了新的视角。
作者简介
四川大学硕士研究生郭湘和梁如韵、博士研究生娄尚灵为该论文共同第一作者，刘建全教授和刘唤唤副研究员为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金委、中国科学院战略性先导专项和中央高校基本科研业务费等项目资助。
引用本文
Xiang Guo, Ruyun Liang, Shangling Lou, Jing Hou, Liyang Chen, Xin Liang, Xiaoqin Feng, Yingjun Yao, Jianquan Liu, huanhuan Liu. (2023). Natural variation in the SVP contributes to the pleiotropic adaption of Arabidopsis thaliana across contrasted habitats. Journal of Genetics and Genomics.
DOI：https://doi.org/10.1016/j.jgg.2023.08.004
第一作者面对面
自我介绍
我是郭湘，四川省成都人，四川大学在读研究生。我的研究方向是拟南芥适应性演化研究，导师是刘建全教授。
业余兴趣爱好
作为研究生，我热衷于科研，追求知识的深度与广度。业余时间，我钟情于跑步，感受着风的呼吸与身体的韵律。这些爱好丰富了我的生活，也助力我在学术与健康间取得平衡。
如何向你的家人朋友介绍研究的内容和意义？
这项研究关注植物叶片的形态变化，以及这些变化如何与植物的生存策略和环境适应有关。研究内容涉及两种不同生态型的拟南芥植物，一种生长在高海拔的干旱环境中，叶面积较小，更耐旱；另一种生长在低海拔的湿润环境中，叶面积较大，但耐旱性较差。本研究团队利用这两种植物材料，找到了影响叶片大小和抗旱性的关键基因。我们发现这些变异与一个叫SVP的基因有关，该基因的不同变异形式影响了植物的叶片大小、湿度适应性以及抗旱性。此外，这些变异还导致植物在湿润地区提前开花，以适应不同的生境。我们还发现，这个基因变异使植物扩展到湿润地区时，具备了适应新环境的优势。总的来说，这项研究揭示了植物叶片大小的形态变化与环境适应之间的关系，以及SVP基因在这个过程中的关键作用。这对于我们理解植物适应不同环境、平衡生长与抗旱等方面具有重要意义，也有助于揭示生物进化的机制。
在得知论文被接收后，你的感觉是什么？
当得知我的论文被接收后，我感到非常开心和激动。这是一个令人欣慰的成就，代表着我在研究领域获得了肯定和认可。我由衷感谢硕士阶段的导师和同学们，在这个过程中给予我无私的指导和帮助。没有他们的支持和鼓励，我不可能顺利完成这篇论文的工作并成功发表。我深知自己的成长离不开身边的每一个人，因此我会带着一颗感恩之心，继续努力学习和研究，为未来的科研之路奠定更坚实的基础。
在你的研究领域中，你认为最挑战的科学问题是什么？
我认为在生物学和植物科学领域，该研究相关的挑战性问题之一可能是：揭示多基因调控网络的复杂性。尤其是在植物适应不同环境的过程中，往往涉及到多个基因的相互作用，形成复杂的调控网络。了解这些基因如何相互作用，如何影响植物的形态、生长和适应性，以及如何在不同环境条件下协调作用，是一个具有挑战性的问题。随着高通量测序技术和系统生物学方法的发展，后续研究人员能够更深入地研究这些基因网络，但仍然需要克服数据分析、模型构建和生物学解释等方面的困难。
图文来源：JGG 遗传学报公众号
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
