研究發(fā)現(xiàn)康乃馨花色花型花香調(diào)控密碼有望推動康乃馨分子育種技術(shù)

來源：中國科學報時間：2022-03-10 14:17:13

康乃馨(Dianthus caryophyllus)是石竹科石竹屬多年生植物。因其花色絢麗，花型獨特，香氣馥郁，深受世界各地人民的喜愛，被稱作世界“四大切花”之一，具有極高的觀賞價值和經(jīng)濟價值。

3月5日，華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院教授傅小鵬研究團隊，聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)基因組研究所(以下簡稱基因組所)研究員武志強研究團隊，在國際期刊《植物生物技術(shù)雜志》(Plant Biotechnology Journal)上發(fā)表了研究論文。該研究首次組裝了康乃馨染色體級別的基因組，并系統(tǒng)研究了康乃馨基因組的進化，對康乃馨的花色、花型和花香等重要觀賞性狀的分子機理進行解析，鑒定了參與這些性狀形成的關(guān)鍵基因。該研究為定向改良康乃馨的觀賞性狀、培育康乃馨新品種奠定了基礎(chǔ)。

研究團隊利用第三代ONT、二代Illumina和HIC技術(shù)，對康乃馨栽培品種“斯嘉麗”( D. caryophyllus, cultivar ‘Scarlet Queen’)進行了全基因組測序和組裝。康乃馨(2n=30)的基因全長為636.30 Mb，重復序列占70.62%，共注釋到43925個基因，Contig N50 和Scaffold N50分別為14.67 Mb和38.55M。

研究發(fā)現(xiàn)康乃馨與藜科在約6400萬年前發(fā)生了分化，并經(jīng)歷了一次近期的全基因組加倍事件，這次加倍事件促進了康乃馨特殊香氣丁香酚合成相關(guān)的基因的擴張。

基于該基因組，研究團隊對康乃馨紅邊花瓣進行代謝組分析，發(fā)現(xiàn)天竺葵素的積累促使花瓣紅邊的成色，葉黃素和多個類黃酮物質(zhì)的共同積累，促使花瓣基部成黃色;結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析，篩選到MYBs, bHLHs 和WRKY44等基因，它們共同調(diào)控康乃馨復色的形成。

同時，對香石竹丁香酚在不同時期花瓣的積累過程進行解析，發(fā)現(xiàn)EGS基因存在外顯子上的結(jié)構(gòu)變異，其提前終止可能是康乃馨丁香酚丟失的原因。

另外，研究發(fā)現(xiàn)康乃馨匯總A、C類基因的異位表達可能是影響重瓣型康乃馨形成的重要因素。

該研究為開展康乃馨重要觀賞性狀的調(diào)控和遺傳改良提供了寶貴的數(shù)據(jù)信息和堅實的理論基礎(chǔ)，對推動康乃馨分子育種具有里程碑式的意義。

該研究得到了國家自然基金、國家青年科學基金、深圳市科創(chuàng)委以及基因組所啟動基金等的支持。

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標簽：康乃馨花色花型花香調(diào)控密碼觀賞價值經(jīng)濟價值

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