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【優(yōu)秀文章推薦】北京林業(yè)大學(xué)通過梅花全基因組重測序揭示花性狀的遺傳結(jié)構(gòu) 已有2人參與
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梅花全基因組重測序的完成將為其分子標(biāo)記輔助育種的研究提供重要的理論框架，也將在應(yīng)用上為其花色、花型、株型等重要觀賞性狀基因的遺傳選育及品種改良提供重要平臺(tái)，對梅花重要觀賞性狀的遺傳解析具有里程碑的作用。梅花由于其良好的觀賞特性而在中國馴化了數(shù)千年，并且其種植進(jìn)一步擴(kuò)大到整個(gè)東亞。梅的花朵具有多彩的花冠，各種花型，令人愉快的香氣，以及低至-19°C2的溫度容忍度。作為一種長壽的木本植物，許多在中國幾個(gè)地方有幾百年甚至幾千年歷史的梅樹，為研究馴化的遺傳過程提供了一套獨(dú)特的材料。 梅花（Prunus mume）為薔薇科李屬植物，我國是世界上重要的梅花起源和栽培中心，梅花在我國已有3000多年的栽培歷史，深受國人喜愛，居中國十大名花之首，有花魁之稱。其生物學(xué)特性最為可貴之處在于花期早，可在晚冬及早春時(shí)節(jié)開花。作為一種重要的觀賞植物，梅花花色繁多、花香濃郁、花型極美，與松、竹并稱“歲寒三友”，并被賦予了“堅(jiān)貞不屈”、“高雅脫俗”等精神特質(zhì)和文化表征，歷來頗受文人墨客推崇，留下諸多詠梅詩篇。此外，梅還有花梅與果梅之分，梅果還可加工成多種產(chǎn)品，極具營養(yǎng)價(jià)值。 鑒于梅花栽培品種經(jīng)過長期的人工馴化和自然授粉，其遺傳背景極為復(fù)雜，為了揭示梅花和李屬的演化歷史，開展梅花分子標(biāo)記輔助育種工作，揭示梅花重要觀賞性狀的遺傳機(jī)理，該項(xiàng)目選取333株梅花品種、15株野生梅花以及梅花的近緣物種山杏、山桃和李開展全基因組重測序研究，利用Illumina HiSeq 2000的測序平臺(tái)，平均測序深度19.3X，挖掘到534萬個(gè)SNP標(biāo)記（單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記），極大地推動(dòng)了梅花群體遺傳學(xué)分析、全基因組關(guān)聯(lián)分析和李屬泛基因組研究的順利開展�；谕诰虻腟NP標(biāo)記，以梅花的近緣物種山杏、山桃和李為外類群，構(gòu)建了梅花品種的系統(tǒng)發(fā)育樹（圖1），共有16個(gè)亞群（P1-P16），從該亞群中選擇7個(gè)梅花品種和1個(gè)野生梅花，與梅花的近緣物種山桃、山杏、李進(jìn)行深度測序和基因組組裝，結(jié)合已經(jīng)發(fā)表的桃和梅花基因組，開展梅花和李屬的泛基因組學(xué)研究。通過對測序序列組裝，Contig N50平均為15.5Kb，Scaffold N50平均為22.6Kb，對組裝序列進(jìn)行注釋，梅花中有22499個(gè)核心基因，李屬中有19135個(gè)核心基因。在梅花基因組中有3364個(gè)特有基因，主要在類黃酮、苯丙烷類化合物、苯基丙胺酸等代謝通路中富集，與梅花花色、花香等重要的觀賞性狀形成相關(guān)。 為了開展梅花分子標(biāo)記輔助育種的工作，基于挖掘的SNP標(biāo)記，對333株梅花品種的24個(gè)重要觀賞性狀進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，在梅花的4條染色體上分別鑒定了5個(gè)顯著的候選基因區(qū)域與花色、花萼顏色、柱頭顏色、花藥顏色、花瓣數(shù)、花徑、木質(zhì)部顏色和株型等10個(gè)性狀相關(guān)。為了檢測這些候選基因在表達(dá)水平的差異，對梅花品種‘烏羽玉’和‘米單綠’進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，有3277個(gè)顯著差異表達(dá)的基因。通過對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分析，在4號(hào)染色體的229Kb至5.57Mb之間，挖掘到了76個(gè)SNPs標(biāo)記與花瓣、花萼、花芽和柱頭顏色相關(guān)聯(lián)（圖2）。在4號(hào)染色體上，挖掘到了編碼R2R3 MYB轉(zhuǎn)錄因子的候選基因MYB108，通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，該基因僅在‘烏羽玉’（花瓣為紅色）中有表達(dá)，在‘米單綠’（花瓣為白色）中沒有表達(dá)。利用String database數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了影響MYB108基因表達(dá)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)E2F1參與了MYB108基因表達(dá)的調(diào)控。本研究也發(fā)現(xiàn)MYB108基因上游的3個(gè)啟動(dòng)子區(qū)域中存在一個(gè)顯著的SNP標(biāo)記，影響該基因的表達(dá)�？傊�，MYB108基因在控制梅花花瓣的顏色中起著至關(guān)重要的作用，為揭示梅花花色的分子遺傳機(jī)理奠定基礎(chǔ)。通過構(gòu)建梅花遺傳圖譜，將控制垂枝性狀的候選基因定位在7號(hào)染色體的1.15Mb區(qū)域，結(jié)合梅花品種全基因組關(guān)聯(lián)分析，挖掘到了控制垂枝性狀的bHLH157和CYP78A9等13個(gè)與木質(zhì)素合成相關(guān)的候選基因，為開展垂枝性狀的分子遺傳學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。 |
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花魁不是牡丹嗎？怎么變成梅花了？ 發(fā)自小木蟲Android客戶端 |
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