最近，園藝研究在網上連續發布了兩種不同生姜的基因組數據。分別是平頂山學院和北京林業大學植物遺傳育種研究組題為“栽培生姜單倍型解析的基因組組裝和等位基因特異的基因表達”的研究論文。以及重慶文理學院與西南大學合作的題為“嗜姜(姜官方)單倍型解析基因組及其獨特的姜醇生物合成途徑”的研究論文。
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平頂山大學植物遺傳育種研究組等單位對我國重要傳統生姜品種的單倍型基因組序列進行了分析，揭示了單倍型間的差異，推斷了生姜高不育性的基因組基礎，初步闡明了姜酚的生物合成途徑，為後續的功能研究和分子設計育種奠定了重要基礎。
本研究以我國首個獲得農產品地理標誌註冊保護的生姜品種張良江為研究對象。據記載，“張兩江”自漢代起已有2000多年的種植歷史，現保存於河南平頂山市魯山縣張良鎮。該品種有“姜中之王”的美譽，具有色澤深黃、麻辣清香、香味濃郁、絲滑濃郁、百煮不爛、久貯不爛的優良特性。
本研究利用先進的長閱讀和長測序技術對“張兩江”的單倍型基因組序列進行了分析。檢測了兩種單倍型間的遺傳差異，推測了與生姜高配子敗育率相關的結構變異區域。揭示了兩個基因組間等位基因表達的差異可能與順式調控區和編碼區的序列差異、轉座子的鄰近效應和選擇壓力有關。在基因* * *表達網絡分析的基礎上，初步分析了姜酚生物合成相關的基因調控機制。
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重慶文理學院等單位的研究，破解了我國西南地區主栽品種竹根姜的基因組，利用短讀碼長度(369.51 Gb)、長讀碼長度PacBio(285.81 Gb)、Hi-C (563.5438+06 GB)等策略，組裝出了兩套竹根姜的優質單倍型。單倍型的基因組大小分別為1.53 Gb(重疊群N50: 4.68 M)和1.51 GB(重疊群N50: 5.28 m)，98.438+01%的序列錨定在22條染色體上(圖65438)兩種單倍型中PacBio閱讀長度的重疊為97.95%和98.65438兩種單倍型的Ka/Ks分析揭示了生姜在馴化的歷史過程中經歷了相似的選擇壓力。通過等位基因分析，兩種單倍型中共有55，635個基因(占所有基因的72%)具有同源性。在生姜的17226個等位基因中，11.9%在轉錄水平表現出染色體偏好性(圖2)。本研究發現生姜基因組的雜合度為3.6%，是目前報道的最高的植物基因組。高重復數，其中長末端重復數(LTRs)占665，438±0.06%，可能是其基因組大、雜合度高的主要原因，也是姜基因組進化的主要驅動力。姜等位基因在兩種單倍型中的表達沒有差異，65438和226個等位基因中有2055個(17+0.9%)在轉錄水平上表現出染色體偏好性。
通過整合基因組、轉錄組和代謝組學數據，構建了生姜特有成分姜酚的合成途徑，篩選並鑒定了12個參與姜酚合成的關鍵酶家族(PAL、C4h、4Cl、CST、C3’H、C3OMT、CCOMT、CSE、PKS、AOR、DHN和DHT)。
作者簡介
栽培生姜單倍型解析的基因組組裝和等位基因特異表達
平頂山學院副教授、北林學院賈博士(現就職於山東省農科院)、劉輝博士、張(山東)基因科技有限公司)博士為第壹作者。通訊員為北京林業大學副教授毛劍鋒、比利時根特大學教授、比利時皇家科學院院士伊夫·範德皮爾。平頂山市農科院馬愛初博士和於從文研究員也參與了研究。這項工作還包括來自瑞典烏梅莫大學、加拿大拉瓦爾大學、不列顛哥倫比亞大學、根特大學、比勒陀利亞大學和南京農業大學的合作者。本研究得到了河南省科技攻關、平頂山學院高層次人才啟動基金等項目的支持。
二倍體生姜的單體型分離命名及其獨特的姜辣素合成途徑
這項工作由重慶文理學院牽頭，長江大學、西南大學、華大基因共同完成。教授、吳林副教授、董照明副教授、蔣教授、蔣三傑博士為論文第壹作者，教授、夏清友教授、簡劍波博士、鄒勇副教授為論文通訊作者。濟南市第二農業科學院研究員李和高級工程師李慶誌參加了研究。本研究得到了重慶文理學院生姜基因組重大項目和重慶市自然科學基金的資助。
文章鏈接:
栽培生姜單倍型解析的基因組組裝和等位基因特異表達
/articles/s 41438-021-00599-8
二倍體生姜單倍型解析基因組及其獨特的姜酚生物合成途徑
/articles/s 41438-021-00627-7