9月23日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)描述了蕎麥在馴化過(guò)程中的代謝組變異圖譜，揭示了苦蕎重要代謝物定向變化的遺傳機(jī)制，對(duì)苦蕎藥用特性和抗病性的遺傳改良提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。
苦蕎隸屬蓼科蕎麥屬，是一種起源于我國(guó)的重要雜糧作物。因其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力強(qiáng)、生育期短，是高海拔冷涼地區(qū)和彝族同胞的主要糧食作物和救災(zāi)填閑作物。蕎麥代謝物豐富，富含多種生物活性物質(zhì)、可溶性膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)元素等。其中黃酮類(lèi)、蒽醌類(lèi)化合物等，具有降三高、防治心腦血管疾病及多種慢性病等作用。前期研究發(fā)現(xiàn)在蕎麥馴化過(guò)程中，黃酮類(lèi)物質(zhì)蘆丁等含量降低且抗病能力減弱，但其背后的遺傳基礎(chǔ)并不清楚。
該研究團(tuán)隊(duì)利用200份苦蕎微核心種質(zhì)資源的成熟谷粒為研究材料，構(gòu)建了苦蕎代謝組數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含567種已知代謝物和525種未知代謝物。苦蕎地方栽培群體NL、SL與野生群體HW的代謝組進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，NL和SL中分別有245種和265種顯著差異代謝物，包括兒茶素、表兒茶素、原花青素B2等黃酮類(lèi)物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)588個(gè)定位信號(hào)落在馴化區(qū)間內(nèi)，這表明大多數(shù)差異代謝物的在馴化過(guò)程中受到了選擇。另外，在苦蕎馴化過(guò)程中，對(duì)蕎麥立枯病的抵抗能力降低，此病害嚴(yán)重威脅蕎麥的增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。研究人員對(duì)150份苦蕎品種進(jìn)行了立枯病抗性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)其抗病能力與其次生代謝產(chǎn)物水楊酸（SA）的含量呈正相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在苦蕎毛狀根中過(guò)表達(dá)糖苷水解酶基因FtSAGH1可以提高SA含量。在擬南芥中異位表達(dá)FtSAGH1，能提高對(duì)立枯絲核菌的抗性。此外，該研究還揭示了原花青素合成的調(diào)控機(jī)制以及糖苷轉(zhuǎn)移酶FtUGT74L2影響蒽醌類(lèi)化合物大黃素發(fā)生定向選擇的分子機(jī)制。該研究是首次對(duì)苦蕎進(jìn)行大規(guī)模代謝物分析，將有助于苦蕎的藥用特性和抗病性的遺傳改良。
作科所博士研究生趙輝、博士后何毓琦、副研究員張凱旋、已畢業(yè)博士生李世娟以及邁維代謝陳勇為該論文共同第一作者，周美亮研究員為本文通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和歐盟地平線2020等項(xiàng)目的支持。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13932
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