我校科研团队在梅花垂枝性状遗传调控研究中取得新进展
梅花是我国特有早春木本观赏植物，素有“花魁”之美誉。垂枝梅因其枝条自然下垂、树姿隽秀、花开如瀑，深受人们喜爱。然而，垂枝梅花品种资源稀缺，垂枝性状遗传机理仍不清晰，极大地限制了垂枝梅花新品种选育进程以及在园林景观中的广泛应用，垂枝性状分子标记辅助选择育种和遗传机制的解析迫在眉睫。
近日，《Horticulture Research》在线发表了园林学院张启翔教授团队题为“Identification of the PmWEEP locus controlling weeping traits in Prunus mume through an integrated genome-wide association study and quantitative trait locus mapping”的研究论文。
该研究通过引入巢式表型测量法，提取7个梅花垂枝相关亚性状，完成342个F1遗传群体QTL mapping和214个品种全基因组关联分析（GWAS），共获得8个与垂枝性状紧密关联QTLs。其中，位于7号连锁群的主效QTL被7个亚性状同时定位，综合GWAS、选择性清除分析以及候选区间标记验证，最终将主效QTL精准锚定在0.29 Mb区间，筛选出可用于垂枝梅花分子辅助选择育种的核心SNP标记，准确率达95%以上。主效QTL区间包含39个候选基因，结合转录组差异表达基因分析，只有 Pm024213 基因在垂枝梅花嫩枝和芽中特异表达，且该基因与核心SNP标记相距仅10 Kb。功能注释表明， Pm024213 基因包含硫氧还蛋白thioredoxin(Trx)结构域，前期研究表明含有Trx结构域的基因参与应拉木形成、生长素介导的激素信号转导以及淀粉体形成等生物学过程。
基因共表达网络分析表明，85个差异表达基因与 Pm024213 共表达。基于基因位置和上位性互作分析，发现35个共表达基因位于上位性互作位点，进一步利用STRING数据库对35个基因的互作关系进行预测，发现22个基因存在显著互作关系，其中两条通路与生长素水平相关。基于上述研究结果，提出了与生长素合成与木质素合成通路相关的梅花垂枝性状调控模型，为揭示梅花垂枝性状形成的分子机制提供理论基础。
北京林业大学国家花卉工程技术研究中心主任张启翔教授和青年教师郑唐春副教授为该论文通讯作者，卓孝康博士为第一作者。张智勇博士、李素珍硕士和张亦弛硕士等参与了本研究。本研究在国家重点研发计划、北京市科技计划和北京市共建专项等项目的资助下完成。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41438-021-00573-4
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