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(dú)特，香氣馥郁，深受世界各地人民的喜愛(ài)，被稱(chēng)作世界“四大切花”之一，具有極高的觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3月5日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院教授傅小鵬研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)基因組所)研究員武志強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)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(jí)別的基因組，并系統(tǒng)研究了康乃馨基因組的進(jìn)化，對(duì)康乃馨的花色、花型和花香等重要觀賞性狀的分子機(jī)理進(jìn)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(tuán)隊(duì)利用第三代ONT、二代Illumina和HIC技術(shù)，對(duì)康乃馨栽培品種“斯嘉麗”( D. caryophyllus, cultivar ‘Scarlet Queen’)進(jìn)行了全基因組測(cè)序和組裝?？的塑?2n=30)的基因全長(zhǎng)為636.30 Mb，重復(fù)序列占70.62%，共注釋到43925個(gè)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(wàn)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(jìn)了康乃馨特殊香氣丁香酚合成相關(guān)的基因的擴(kuò)張。

基于該基因組，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)康乃馨紅邊花瓣進(jìn)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(gè)類(lèi)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(fù)色的形成。

同時(shí)，對(duì)香石竹丁香酚在不同時(shí)期花瓣的積累過(guò)程進(jìn)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(lèi)基因的異位表達(dá)可能是影響重瓣型康乃馨形成的重要因素。

該研究為開(kāi)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(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，對(duì)推動(dòng)康乃馨分子育種育種具有里程碑式的意義。

該研究得到了國(guó)家自然基金、國(guó)家青年科學(xué)基金、深圳市科創(chuàng)委以及基因組所啟動(dòng)基金等的支持。(作者：李晨)

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關(guān)鍵詞： 華中農(nóng)大 康乃馨染色體 級(jí)別基因組 康乃馨新品種