本網訊記者柏斌報道 近日，華中農業(yè)大學劉秀群（副教授）、趙凱歌（副教授）研究組和金雙俠（教授）研究組，聯合西南林業(yè)大學陳龍清（教授）研究組在開放獲取期刊Genome Biology 上，以“The chromosome-level wintersweet (Chimonanthus praecox) genome provides insights into floral scent biosynthesis and flowering in winter”為題，發(fā)表了我國傳統(tǒng)名花蠟梅的染色體水平精細基因組圖譜。
據趙凱歌副教授介紹，蠟梅是木蘭類植物樟目蠟梅科植物，為我國歷史傳統(tǒng)名花，有上千年的栽培歷史，其花香濃郁，是稀有的冬季開花木本花卉。它花期特殊、花香濃郁，具有極高的觀賞應用價值，被廣泛應用于盆景栽培、園林綠化和切花生產。近年來，蠟梅在上海、重慶等地被開發(fā)作為春節(jié)和圣誕節(jié)的木本切花。蠟梅還是本草綱目中記載的藥草植物。
該研究團隊利用二代Illumina Hiseq2000和三代PacBio測序平臺進行測序，結合10x Genomics和Hi-C獲得了染色體水平的精細基因組。同時利用二代測序技術完成了蠟梅近緣種夏蠟梅的全基因組測序。
研究者利用蠟梅、夏蠟梅以及其他15個具有代表性被子植物的基因組數據構建了系統(tǒng)進化樹，結果表明木蘭類植物與雙子葉植物互為姐妹關系。同時利用共線性分析以及Ks分析，估測蠟梅經歷了兩次全基因組復制事件，分別發(fā)生在大約77.8和112.1Ma。其中較古老的全基因組復制事件發(fā)生在樟科和蠟梅科分化之前，近期的全基因組復制事件發(fā)生在樟科和蠟梅科分化之后。蠟梅基因組在歷史進化中經歷了復雜的染色體斷裂、融合及片段重組過程。
研究團隊還結合細胞學和轉錄組學對蠟梅花芽周年發(fā)育過程的分子機制進行了研究，對花芽分化、花器官特化以及花器官發(fā)育、花芽休眠和抗寒等生物學特性進行了分子解析，鑒定到了大量成花轉變、花發(fā)育以及開花時間相關候選基因，為將來功能基因組學研究奠定了良好的基礎。
此外，團隊在高質量基因組圖譜基礎上，解析了蠟梅花香主成分形成的分子機制。研究發(fā)現，蠟梅花香中的主要成分和特征成分的合成通路關鍵酶多數是通過全基因組復制和串聯復制事件產生的。
該研究綜合解讀了蠟梅基因組基本特征、以蠟梅為代表的木蘭類植物物種進化位置、蠟梅全基因組多倍化事件以及樟目植物基因組進化歷史；對蠟梅花香合成代謝網絡中相關關鍵基因進行了深入研究；同時系統(tǒng)解析了蠟梅花芽分化到開花的發(fā)育過程；為被子植物演化、蠟梅花香生物合成及開花提供了新見解。高質量的蠟梅全基因組序列有助于進一步深入開展分子遺傳學研究，鑒定控制冬季開花時間、花香花色等眾多性狀的功能基因, 從而推動蠟梅基礎研究的快速發(fā)展和加快新品種創(chuàng)制。
圖一為：重慶市北碚區(qū)靜觀鎮(zhèn)花農在采剪木本切花——蠟梅花
圖二為：瓶插木本切花——蠟梅花
圖三為：花市上銷售的木本切花——蠟梅花 |
