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康乃馨基因密码破解“色、香、型”定向育种成为现实

花匠小妙招
2024-11-20 00:13

　　近日，华中农业大学园艺林学学院教授傅小鹏研究团队，联合中国农业科学院农业基因组研究所武志强研究团队，在国际期刊发表论文。该论文公开了首次组装康乃馨染色体级别的基因组，并解析康乃馨花色、花型和花香等重要性状调控密码。
　　康乃馨是石竹科石竹属多年生植物。因其花色绚丽，花型独特，香气馥郁，具有极高的观赏价值和经济价值，被称为世界“四大切花”之一。
　　据傅小鹏教授介绍，在华中农业大学包满珠教授和BENDAHMANE教授全程指导和帮助下完成的该项研究，利用最新的测序技术（第三代ONT、二代Illumina和HIC技术），对康乃馨栽培品种‘斯嘉丽’进行了全基因组测序，并首次组装了康乃馨染色体级别的基因组，同时结合比较基因组、转录组、代谢组等方法，对康乃馨基因组的进化进行了系统研究，解析康乃馨的花色、花型和花香等重要观赏性状的调控密码，鉴定了参与这些性状形成的关键基因。
　　此外，研究还发现康乃馨与藜科在64.07MYA发生了分化，并经历了一次近期的WGT事件，这次加倍事件促进了康乃馨特殊香气丁香酚合成相关的基因扩张。“该研究成果，为定向改良康乃馨的观赏性状，培育康乃馨新品种奠定了基础。”傅小鹏教授说。
　　据介绍，研究团队基于本基因组，对康乃馨红边花瓣进行代谢组分析，发现天竺葵素的积累促使花瓣红边的成色，叶黄素和多个类黄酮物质的共同积累，促使花瓣基部成黄色；结合转录组分析，筛选到几个MYBs,bHLHs和WRKY44等基因共同作用于ANS调控康乃馨复色的形成。同时，利用GC—MS以及转录组，对香石竹丁香酚在不同时期花瓣的积累过程进行解析，发现EGS基因存在外显子上的结构变异，其提前终止可能是康乃馨丁香酚丢失的原因。另外，研究发现康乃馨汇总A、C类基因的异位表达可能是影响重瓣型康乃馨形成的重要因素。
　　据悉，该研究为开展康乃馨重要观赏性状的调控和遗传改良提供了宝贵的数据信息和坚实的理论基础，对推动康乃馨分子育种具有里程碑式的意义。
　　“研究团队下一步将加快分子标记开发、加快康乃馨分子育种步伐，为康乃馨定向育种奠定基础。”傅小鹏教授说。