近日，華中農業(yè)大學園藝林學學院教授傅小鵬研究團隊，聯(lián)合中國農業(yè)科學院農業(yè)基因組研究所武志強研究團隊，在國際期刊發(fā)表論文。該論文公開了首次組裝了康乃馨染色體級別的基因組，并解析康乃馨花色、花型和花香等重要性狀調控密碼。
康乃馨是石竹科石竹屬多年生植物。因其花色絢麗，花型獨特，香氣馥郁，具有極高的觀賞價值和經濟價值，被稱作世界‘四大切花’之一。
據(jù)傅小鵬教授介紹，在華中農業(yè)大學包滿珠教授和BENDAHMANE教授全程指導和幫助下完成的該研究，利用最新的測序技術（第三代ONT、二代Illumina和HIC技術），對康乃馨栽培品種‘斯嘉麗’進行了全基因組測序，并首次組裝了康乃馨染色體級別的基因組，同時結合比較基因組，轉錄組，代謝組等方法，對康乃馨基因組的進化進行了系統(tǒng)研究，解析康乃馨的花色、花型和花香等重要觀賞性狀的調控密碼，鑒定了參與這些性狀形成的關鍵基因。此外，研究還發(fā)現(xiàn)康乃馨與藜科在64.07 MYA發(fā)生了分化，并經歷了一次近期的WGT事件，這次加倍事件促進了康乃馨特殊香氣丁香酚合成相關的基因的擴張。“該研究成果，為定向改良康乃馨的觀賞性狀，培育康乃馨新品種奠定了基礎。”傅小鵬教授說。
據(jù)介紹，研究團隊基于本基因組，對康乃馨紅邊花瓣進行代謝組分析，發(fā)現(xiàn)天竺葵素的積累促使花瓣紅邊的成色，葉黃素和多個類黃酮物質的共同積累，促使花瓣基部成黃色；結合轉錄組分析，篩選到幾個MYBs, bHLHs和WRKY44等基因共同作用于ANS調控康乃馨復色的形成。同時，利用GC—MS以及轉錄組，對香石竹丁香酚在不同時期花瓣的積累過程進行解析，發(fā)現(xiàn)EGS基因存在外顯子上的結構變異，其提前終止可能是康乃馨丁香酚丟失的原因。另外，研究發(fā)現(xiàn)康乃馨匯總A、C類基因的異位表達可能是影響重瓣型康乃馨形成的重要因素。
據(jù)悉，該研究為開展康乃馨重要觀賞性狀的調控和遺傳改良提供了寶貴的數(shù)據(jù)信息和堅實的理論基礎，對推動康乃馨分子育種育種具有里程碑式的意義。“研究團隊下一步將會加快分子標記開發(fā)、加快康乃馨分子育種步伐；為康乃馨定向育種奠定了基礎。”傅小鵬教授表示：
圖為：康乃馨栽培品種‘斯嘉麗’
圖為：康乃馨基因組的組裝與進化
圖為：康乃馨重瓣花形成的遺傳機制
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