近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜中心（國(guó)家蔬菜工程技術(shù)研究中心）左進(jìn)華副研究員團(tuán)隊(duì)與英國(guó)諾丁漢大學(xué)Donald Grierson教授 （英國(guó)皇家科學(xué)院院士、中國(guó)工程院外籍院士） 團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在農(nóng)林科學(xué)Q1區(qū)Top期刊Horticulture research（IF：5.404）在線發(fā)表了題為Combined genomic, tranomic, and metabolomics analyses provide insights into chayote （Sechium edule） evolution and fruit development的研究論文，該研究揭示了佛手瓜基因組組成和進(jìn)化關(guān)系以及果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)理，填補(bǔ)了佛手瓜在基因組、轉(zhuǎn)錄組和代謝組研究領(lǐng)域的空白。國(guó)際知名園藝作物基因組學(xué)研究知名科學(xué)家、美國(guó)康奈爾大學(xué)Boyce Thompson研究所費(fèi)章君教授對(duì)此項(xiàng)研究成果進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)，認(rèn)為此項(xiàng)研究是葫蘆科植物基因組學(xué)研究領(lǐng)域極為重要的突破，相關(guān)點(diǎn)評(píng)在“nature自然科研”公眾號(hào)發(fā)布。
佛手瓜因瓜型似“佛手”而得名，有綠色無刺、綠皮有刺、白皮無刺和白色有刺四個(gè)品種，果實(shí)富含多種生物活性物質(zhì)，且具有降血壓、降血糖、保肝、防止動(dòng)脈粥樣硬化和脂肪肝、延緩多種慢性疾病的功效，極具食用和藥用價(jià)值。本研究首次發(fā)布了高質(zhì)量的佛手瓜基因組，其基因組組裝大小為606.42Mb，包含473個(gè)contigs和103個(gè)scaffolds，N50長(zhǎng)度分別為8.40Mb和46.56MB，基因組中65.94%為重復(fù)序列，含有28237個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因。通過基因組比較分析和系統(tǒng)發(fā)育分析，發(fā)現(xiàn)佛手瓜與蛇瓜的親緣關(guān)系最為密切，并在27-45百萬年前由它們的共同祖先分化而來，研究還發(fā)現(xiàn)佛手瓜在25±4百萬年間發(fā)生了一次全基因組復(fù)制事件。
此外，通過對(duì)佛手瓜果實(shí)發(fā)育的3個(gè)不同生長(zhǎng)期轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)研究，鑒定出了在佛手瓜生長(zhǎng)發(fā)育過程中與果實(shí)植物激素、質(zhì)地、風(fēng)味、類黃酮生物合成和抗氧化性相關(guān)的差異表達(dá)基因和差異代謝物；進(jìn)一步對(duì)植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和苯丙烷生物合成途徑進(jìn)行分析，闡明了佛手瓜生長(zhǎng)和類黃酮合成的調(diào)控機(jī)制，并構(gòu)建了佛手瓜果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控模型。本研究為葫蘆科植物的基因組進(jìn)化和果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控機(jī)理研究提供了理論依據(jù)。
碩士生付安珍、王清研究員和牟建樓副教授（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)）為該論文并列第一作者，英國(guó)Donald Grierson院士和左進(jìn)華副研究員為共同通訊作者，蔬菜中心溫常龍研究員、趙曉燕研究員、高麗樸研究員、碩士生馬麗麗和林果院王云香博士參與了部分工作。該研究得到了院“海培計(jì)劃”、蔬菜中心“海融計(jì)劃”、院瓜類協(xié)同創(chuàng)新中心、院農(nóng)產(chǎn)品加工與營(yíng)養(yǎng)健康協(xié)同創(chuàng)新中心、科技部“科技助力經(jīng)濟(jì)2020”重點(diǎn)專項(xiàng)、北京市科技計(jì)劃、國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)等項(xiàng)目的資助。
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