中国农科院基因组所武志强团队解析新兴花卉姜荷花高质量基因组及其重要性状遗传机制
姜荷花（Curcuma alismatifoliaGagnep.）又称“热带郁金香”（ Summer tulip）、“暹罗郁金香”（ Siam tulip），是姜科姜黄属的新兴热门切花，具有重要的药用、观赏价值和市场应用潜力。姜荷花的花序形状独特，苞片颜色丰富多样，极具观赏性，在中国和东南亚地区深受消费者喜爱。同时，姜荷花的花期长，可以从 5月一直开放到 11月份，在夏季切花市场淡季具有独特的优势。目前关于姜荷花的研究主要集中在栽培、育种、种球贮藏及其采后保鲜和分子标记开发等方面。其中，育种研究远落后于国外，姜荷花品种主要来源于国外引种，国内自主选育的姜荷花品种极少，而随着姜荷花市场的发展，品种的培育成为了制约姜荷花产业发展的瓶颈之一。作为姜荷花最重要的观赏性状，苞片颜色受到育种家和研究者越来越多的关注，因此，解析姜荷花苞片颜色形成的机制，将为这种新的观赏花卉的开发提供理论参考，同时为姜荷花精准高效的分子设计育种奠定基础。
近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所 武志强团队 在aBIOTECH 杂志上发表了题为"The genomic and bulked segregant analysis of Curcuma alismatifolia revealed its diverse bract pigmentation "(点击题目查看原文) 的文章，对热门新兴花卉姜荷花的栽培品种“清迈粉”高质量参考基因组进行解码，并鉴定到调控姜荷花苞片颜色形成的关键基因，为解析姜荷花重要观赏性状的遗传机理提供了坚实的理论基础。
研究团队利用三代HiFi 、二代MGI 和Hi-C 数据，对姜荷花栽培品种“ 清迈粉” 进行了全基因组测序和组装。姜荷花的基因组全长为994.07 Mb ，重复序列占75.84% ，共注释到57,534 个基因，Scaffold N50 为57.51 Mb 。研究发现姜荷花与姜科植物姜大约在1,190 万年前发生了分化，并经历了一次姜科共有的全基因组加倍事件。此外，姜荷花不同类别重复基因具有不同的进化命运，其中串联重复（ TD）、近端重复（ PD）和分散重复（ DSD）基因对的 Ka/Ks比其他两种重复基因类型（转座重复（TRD）、全基因组重复（WGD））的Ka/Ks高，而Ks值较小，即姜荷花这3 类重复基因的序列分化比WGD 和TRD 基因快，受到了更强的正选择。且这3 类重复基因富集在单萜生物合成和类黄酮生物合成通路，暗示这些基因复制事件可能与姜荷花物种形成有关。
相比姜黄属其他物种，姜荷花的苞片颜色组成更为复杂，同一株苞片常常具有不同的形态和颜色，以‘清迈粉’姜荷花为例，通常其上部苞叶为粉红色阔卵形不育苞片，下部为蜂窝状绿色可育苞片。同时，大多数姜荷花品种的不育苞片尖端还存在叶绿素沉着的绿尖现象，因此其苞片颜色形成的背后机制极为复杂。研究团队利用清迈粉和具有纯白不育苞片的品种“乡村雪”的不同组织部位和发育时期进行转录组测序，确定了姜荷花产生不同颜色苞片的关键基因，如调控花青素合成的F3'5'H、DFR、ANS和相应的转录因子MYB和bHLH ，以及与苞片叶绿素合成相关的chlH 和CAO基因。同时通过集团分离分析法（BSA ）定位到同样的F3'5'H基因，并结合姜荷花群体结构分析，发现姜荷花苞片颜色性状在群体水平发生分化，其可育苞片和不育苞片的形态和颜色在不同品种间差异巨大，部分品种具有形状相似的上下部苞片，其上下部苞片颜色也相似，而上下部苞片形态明显区别的品种颜色性状也存在差异。这项工作为了解姜荷花苞片颜色形成的机制打下了基础，并对培育具有丰富苞片颜色的姜荷花新品种起到重要的促进作用。
基因组所武志强研究员和广东省农业科学院环境园艺研究所朱根发所长为论文的通讯作者。博士生廖雪竹、叶远俊博士和张晓妮博士为论文的共同第一作者。该研究得到了农科院青年英才计划的经费支持。
作者简介
武志强,中国农科院深圳农业基因组研究所/佛山鲲鹏现代农业研究院，任研究员/博士生导师。2012年获得中科院植物研究所博士学位。随后在瑞典于默奥大学，美国德州理工大学，爱荷华州立大学和科罗拉多州立大学进行博士后研究。从研究生阶段开始，坚持长期从事植物系统与进化生物学及基因组学研究。主持包括国家自然科学基金面上项目、深圳市优秀青年项目、农科院青年英才项目、中国农科院南繁育种等多个项目。以第一作者或通讯作者在PNAS (2), MBE, PBJ, MPE, TPJ, aBIOTECH等国际知名期刊发表论文40余篇，总被引达2800余次，H指数达26。担任多个国际期刊的审稿人，先后对40多种SCI期刊杂志进行100余次审稿。当前课题开展姜科、石竹科多种岭南观赏物种的基因组以及功能性状机理和分子育种的研究。
目前课题组也正在招聘多名科研助理和博士后的岗位，有兴趣的朋友请联系并发送邮箱到wuzhiqiang@caas.cn，期待你的加入哦。
科研服务（合作招商）
| 植物、农残、昆虫等近1000种指标检测试剂盒 | 专利申请 | 转基因植株快速检测 | 组织培养 | 酵母双杂交 | 植物抗体 |
植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等。投稿及招聘请后台回复“投稿”，均为无偿；商务合作请联系微信ID：zwkxqy；
责任编辑：
相关知识
基因组所解析新兴花卉姜荷花高质量基因组及其重要性状遗传机制
单倍型解析中国月季基因组揭示重要观赏性状的遗传基础
蔬菜花卉所蔬菜分子设计育种团队解析作物基因组多倍化演化新机制
植物基因组研究中心
基因组所植物中心课题组诚聘博士后
【喜讯】基因组所37个项目获2023年度国家自然科学基金资助，创历史新高！
中国农科院蔬菜花卉所开发异交物种基因高效定位的新算法工具OcBSA
杜鹃花gapless基因组揭示种间花色转变遗传基础
生物学院杜鹃花gapless基因组揭示种间花色转变遗传基础
科学家在蔷薇科叶绿体系统发育基因组研究中取得进展
网址: 中国农科院基因组所武志强团队解析新兴花卉姜荷花高质量基因组及其重要性状遗传机制 https://m.huajiangbk.com/newsview87486.html
| 上一篇: 某种自花传粉且闭花受粉的植物.其 |
下一篇: 张旸 教授 |
