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科学网—浙江大学张亮生课题组与云南省农科院王继华院长团队联合解析知名切花洋桔梗基因组

花匠小妙招
2025-02-05 03:36

近日，浙江大学张亮生课题组与云南省农业科学院王继华院长团队联合在植物学领域国际知名期刊《Plant Biotechnology Journal》（IF=13.263）在线发表了题为“The genome of Eustoma grandiflorum reveals the whole-genome triplication event contributing to ornamental traits in cultivated lisianthus”的研究论文。该工作利用PacBio HiFi和HiC测序技术组装注释了大小为1.71Gb的高质量栽培洋桔梗参考基因组（2n=6x=72），揭示了洋桔梗在进化过程中发生的全基因组三倍化事件可能促进了洋桔梗花色与花形态的形成，构建了花色调控模型与花发育模型，并鉴定了相关的关键候选基因，为未来洋桔梗分子设计育种奠定了理论基础。

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洋桔梗又名草原龙胆，是龙胆科中少有的花卉植物，有“无刺玫瑰”的美誉。洋桔梗是近30年来世界切花市场份额上升最快的切花种类，在世界重要切花市场排名4～10位，仅次于月季、百合和康乃馨等传统鲜切花。栽培洋桔梗具有丰富的花色与花型，品种多达500个以上，其品种类型的完备程度不亚于月季和康乃馨，使其成为研究花色合成和花形态发育遗传机制的良好模型，是很具有潜力的模式花卉植物。随着洋桔梗育种的发展，对洋桔梗的研究开始兴起，包括花色、花形态、花香、抗病性、耐热性等方面的研究。然而基因组数据的缺乏极大的限制了洋桔梗分子遗传育种的研究进展，解析洋桔梗基因组是其分子设计育种的第一步。相关植物学的研究表明，在包括小麦、棉花、花生等在内的多倍体作物中，多倍体对于高质量性状的发育至关重要，但多倍体驯化在观赏植物中的作用还不明确。基于洋桔梗高质量基因组，研究表明洋桔梗在进化过程中发生了全基因组三倍化事件，导致黄酮/花青素合成、器官/花发育相关转录因子以及结构基因的大量扩张，这可能影响了洋桔梗在进化过程中花色和花型的形成。研究利用多种色系洋桔梗的转录组数据，系统研究了洋桔梗花色多样化的分子机制，构建了洋桔梗花色调控模型，鉴定了香槟色系、粉红色系、蓝紫色系、茶色系和绿色系调控的关键候选基因，包括多个MYB转录因子、花青素合成相关结构基因以及叶绿素合成相关结构基因。此外，研究构建了洋桔梗的花发育模型，并鉴定AGL1a是调控洋桔梗重瓣性状形成的关键候选基因。

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图1 洋桔梗具有丰富的花色与花型

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图2 洋桔梗基因组与转录组数据解析花色调控的分子机理

浙江大学博士生梁雨薇和云南省农业科学院花卉研究所李帆副研究员为论文的第一作者，云南省农业科学院王继华院长、浙江大学张亮生教授和华南农业大学周筱帆教授为通讯作者，浙江大学为第一单位，云南省农业科学院花卉研究所为通讯单位。该研究得到云南省“兴滇英才支持计划”和云南省基础研究计划项目的资助。

浙江大学张亮生教授课题组主要从事园艺作物（花卉）基因组学及优异基因资源挖掘和利用研究，聚焦花卉重要性状形成的关键基因挖掘和利用。已解析睡莲、油菜、杜鹃、洋桔梗基因组，挖掘了花色花香形成的关键基因；近五年来在Nature、Plant Biotechnology Journal等高水平期刊上以通讯(含共同)或第一作者发表研究和综述论文15篇。

云南省农业科学院王继华院长团队长期以来对云南重要特色花卉的分子遗传育种、花发育关键性状基因及其调控机制、花卉产业化技术等开展了系统研究。先后入选“国家科技创新领军人才”、“全国农业科研杰出人才”、“云南省科技领军人才”，出版了《观赏植物育种》、《高山杜鹃品种及栽培技术》、《云南木本观赏植物资源》等学术专著，培育花卉新品种37个，其中非洲菊新品种‘Autumn Day’获得欧盟品种权。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13899

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