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园艺作物省重点实验室在国际上率先破译石榴遗传密码

作者: 园艺作物省重点实验室 日期:2017-07-11 17:04:42 浏览次数:2100

日前,园艺作物省重点实验室主任徐义流研究团队在国际上率先破译了石榴的遗传密码。该成果是我省在石榴理论研究领域的一大突破,对加快我省石榴科技创新,推动我省石榴产业发展具有重要的意义。

项目以安徽传统品种‘大笨籽’为材料,利用二代测序技术,组装基因组大小328 Mb(约占预测大小的92%),预测出蛋白编码基因29,229个。通过比较基因组研究,明确了石榴属于蔷薇分支桃金娘目植物,在石榴基因组进化历程中经历了2次全基因组复制(WGD)事件,除被子植物共有的‘γ-WGD’事件外,还有桃金娘目分支特有的‘M-WGD’事件。

图1 石榴的系统发育位置、基因家族扩展收缩及分化时间估算

石榴为双珠被植物,内珠被发育成内种皮,外珠被发育成外种皮。内种皮富含木质素、纤维素,是构成石榴籽粒硬度的主要物质基础,也是影响石榴果实商品性的重要指标;外种皮肥厚多汁,富含糖、酸等营养成分,是重要的食用部位,外种皮的大小直接决定了石榴的可食率,是石榴果实的重要经济性状。研究分别以软籽、半软籽和硬籽石榴为材料解析了籽粒硬度形成的分子机理,同时筛选出了参与石榴内外种皮发育的候选基因。从进化的角度,发现肥厚的外种皮是珠被发育基因INO正选择的结果

图2 INO基因正选择位点分析

鞣花酸、安石榴苷是石榴的重要功能性成分,具有抗炎、抗氧化、抗衰老等多种功能。本研究首次绘制出生物体内安石榴苷的代谢通路,基于基因组序列和基因表达分析,明确了安石榴苷在石榴体内的生物合成途径,该结果为石榴鞣花酸、安石榴苷的遗传改良奠定了良好的基础。此外,本研究还解析了安石榴苷在生物体内吸收利用的分子基础,为安石榴苷的进一步开发与利用提供了重要的理论依据。

图3 安石榴苷代谢通路解析

来源于:园艺作物省重点实验室
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