关键基因揭秘“VC之王”沙棘
  • 来源:中国科普网
  • 作者:胡利娟
  • 2022-04-01 16:11

中国科普网讯(何彩云 段爱国  记者胡利娟)作为防风固沙和水土保持的“先锋树种”,沙棘因其果实富含维生素C、不饱和脂肪酸、黄酮类化合物等200多种生物活性物质和营养成分,还是一种药食同源树种,被称为“VC之王”和“超级水果”。

蒙古沙棘盛果期单株和结果枝  研究团队供图

3月31日,记者从中国林业科学研究院获悉,该院林业研究所张建国研究员团队首次组装了沙棘亚种—蒙古沙棘染色体级别的基因组,并结合比较基因组、转录组、代谢组以及重测序等方法,系统研究了沙棘基因组染色体进化以及调控果实中脂肪酸和抗坏血酸合成的关键基因,解析了沙棘重要经济性状形成机制,为开展沙棘全基因组选择育种奠定基础。相关成果以《基于基因组学和群体遗传学揭示沙棘染色体进化及重要活性物质的驱动作用》为题,于近日发表在《植物生物技术》上。

沙棘是沙棘属胡颓子科中最具经济价值和生态功能的,因其耐旱、抗风沙,可以在盐碱化土地上生存,作为多用途树种已被国家林业和草原局列为优先发展的重要经济林树种之一。

长期以来,由于基因组信息的缺失,沙棘脂肪酸和抗坏血酸等重要化学物质的生物合成机制的研究严重受阻。

三个沙棘群体的重测序分析  研究团队供图

为此,该研究团队通过对脂肪酸和抗坏血酸含量差异较大的蒙古沙棘野生种、蒙古沙棘栽培种和中国沙棘野生种三个沙棘群体进行重测序,解析了三个群体遗传结构,联合比较基因组、转录组和代谢组等多组学分析,共筛选得到调控沙棘果实不饱和脂肪酸和抗坏血酸含量的关键基因,并且发现这些基因还受到沙棘基因组WGD的扩张并伴随基因组分离重组而分散在不同染色体上。

沙棘基因组的两次全基因组加倍及染色体进化轨迹  研究团队供图

另外,通过对蒙古沙棘进行全基因组测序和组装研究还发现,沙棘与核心真双子叶植物共享全基因组六倍体化事件(γ事件)后,又经历了两次最近的全基因组加倍(WGD)事件,从而促进了沙棘脂肪酸和抗坏血酸生物合成相关基因的扩张。与其他物种相比,沙棘基因组具有更快的进化速率,两次WGDs后均发生了大规模的基因组分离和重组,导致14条祖先染色体共发生了29次融合,反映了沙棘染色体进化的复杂性。

中国林科院林业研究所在读博士生于立洋、经济林研究所刁松锋博士和林业研究所张国昀博士为论文共同第一作者,中国林科院林业研究所张建国研究员与何彩云研究员、华北理工大学王金朋副教授为论文共同通讯作者。本研究得到了林业公益性行业科研专项重大项目、国家自然科学基金以及中央级公益性科研院所基本科研业务专项的联合资助。

责任编辑:陈杰
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