近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所武志強(qiáng)團(tuán)隊(duì),聯(lián)合華中農(nóng)業(yè)大學(xué)傅小鵬團(tuán)隊(duì)對(duì)康乃馨栽培品種“斯嘉麗”進(jìn)行了全基因組測(cè)序和組裝,并鑒定到調(diào)控康乃馨花色、花型和花香的關(guān)鍵基因,為解析康乃馨重要觀賞性狀的遺傳機(jī)理提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志(Plant Biotechnology Journal)》。
康乃馨花色絢麗,花型獨(dú)特,香氣馥郁,深受人們的喜愛。研究團(tuán)隊(duì)利用第三代ONT、二代Illumina和HIC技術(shù),對(duì)康乃馨栽培品種“斯嘉麗”進(jìn)行了全基因組測(cè)序和組裝。康乃馨的基因全長(zhǎng)為636.30 兆 (Mb),重復(fù)序列占70.62%,共注釋到43925個(gè)基因,Contig N50和Scaffold N50分別為14.67兆(Mb)和38.55兆(Mb)。研究發(fā)現(xiàn)康乃馨與藜科大約在6400萬(wàn)年前發(fā)生了分化,并經(jīng)歷了一次近期的全基因組三倍化事件,這次加倍事件促進(jìn)了與康乃馨特殊香氣丁香酚合成相關(guān)的基因的擴(kuò)張。
基于基因組數(shù)據(jù),對(duì)康乃馨紅邊花瓣進(jìn)行代謝組分析,發(fā)現(xiàn)天竺葵素的積累促使花瓣紅邊的成色,葉黃素和多個(gè)類黃酮物質(zhì)的共同積累,促使花瓣基部成黃色,基于轉(zhuǎn)錄組分析,篩選到MYBs,bHLHs 和WRKY44等基因共同作用于ANS調(diào)控康乃馨復(fù)色的形成。同時(shí)對(duì)丁香酚在不同時(shí)期花瓣的積累過(guò)程進(jìn)行解析,發(fā)現(xiàn)其EGS基因存在于外顯子上的結(jié)構(gòu)變異,可能是康乃馨丁香酚丟失的原因。另外,研究發(fā)現(xiàn)康乃馨A、C類基因的異位表達(dá)可能是影響重瓣型康乃馨形成的重要因素。該研究為開展康乃馨重要觀賞性狀的調(diào)控和遺傳改良提供了寶貴的數(shù)據(jù)信息和堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),有效推動(dòng)了康乃馨分子育種的進(jìn)程。
據(jù)了解,該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家青年科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。