平頂山學(xué)院發(fā)布我國傳統(tǒng)張良姜單倍型基因組數(shù)據(jù)，為精準(zhǔn)分子設(shè)計(jì)育種奠定基礎(chǔ)

生姜（Zingiber officinale）是一種極具價(jià)值的食藥兩用園藝作物，既為傳統(tǒng)中藥的重要成分，又是重要的調(diào)味料，在我國有悠久的栽培歷史。

姜具有多年生宿根，根莖肉質(zhì)、肥厚，內(nèi)含多種營養(yǎng)成分，它除了含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、多種維生素和礦物質(zhì)外，還含有姜辣素、姜油、姜醇等生物活性物質(zhì)，具有調(diào)味、抗癌、抗真菌、抗炎癥、抗氧化和抗血小板聚集等用途，是香料家族和藥用植物家族的重要成員。盡管姜在世界范圍內(nèi)有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但由于其有性繁殖困難，基因組龐大、雜合度高，相關(guān)的分子生物學(xué)和遺傳選育工作一直停滯不前。

張良姜栽培基地

近日，Horticulture Research在線發(fā)表了平頂山學(xué)院植物遺傳育種研究組題為“Haplotype-resolved genome assembly and allele specific gene expression of cultivated ginger”的研究論文，解析了我國重要的傳統(tǒng)品種單倍型基因組序列，揭示了單倍型基因組間差異，推斷了姜高度不育的基因組基礎(chǔ)，初步澄清了姜酚（姜辣素）生物合成通路，為后續(xù)的功能研究和分子設(shè)計(jì)育種奠定了重要基礎(chǔ)。

生姜和單倍型基因組

該研究以全國首個(gè)國家農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志登記保護(hù)的生姜品種（“張良姜”）為研究對(duì)象。據(jù)記載，自漢代起“張良姜”已有2000多年的種植歷史，現(xiàn)保存在河南省平頂山市魯山縣張良鎮(zhèn)。此品種有“姜中之王”美稱，具有色澤深黃、辛辣芳香、氣濃味長(zhǎng)、質(zhì)實(shí)絲多、百煮不爛、久貯不腐等優(yōu)良特性。

該研究利用先進(jìn)的長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)，解析了“張良姜”單倍型基因組序列；檢測(cè)了兩個(gè)單倍型基因組間的遺傳差異，以此推斷出與姜高度配子敗育率相關(guān)的結(jié)構(gòu)變異區(qū)；揭示出兩套基因組間等位基因表達(dá)差異可能與基因順式調(diào)控區(qū)、編碼區(qū)序列差異、轉(zhuǎn)座子的臨近效應(yīng)以及選擇壓有關(guān)；利用基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析，初步解析了姜酚（姜辣素）生物合成相關(guān)的基因調(diào)控機(jī)制。

單倍型染色體之間的基因組進(jìn)化歷史和結(jié)構(gòu)變異

姜辣素的生物合成途徑及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

本文第一作者是平頂山學(xué)院河南省生態(tài)經(jīng)濟(jì)型木本植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室程世平副教授。通訊作者是比利時(shí)根特大學(xué)教授比利時(shí)皇家科學(xué)院院士Yves Van de Peer教授和北京林業(yè)大學(xué)毛建豐副教授。平頂山市農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬愛鋤博士、于從文研究員也參與了該項(xiàng)研究。該工作還包含來自瑞典于默奧大學(xué)、加拿大拉瓦爾大學(xué)、不列顛哥倫比亞大學(xué)、根特大學(xué)、比勒陀利亞大學(xué)和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位的合作者。該研究得到河南省科技攻關(guān)以及平頂山學(xué)院高層次人才啟動(dòng)基金等項(xiàng)目的資助。

文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41438-021-00599-8

Horticulture Research是由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)與Springer Nature合作創(chuàng)辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領(lǐng)域?qū)？?。主要刊發(fā)園藝作物的基礎(chǔ)和理論研究。Horticulture Research科睿唯安JCR2020影響因子：6.793，位于園藝一區(qū)（第1/37名），植物科學(xué)一區(qū)（第14/235名），遺傳學(xué)一區(qū)（第20/175名）。2020年中科院期刊分區(qū)（基礎(chǔ)版）：位于園藝小類一區(qū)，植物科學(xué)小類一區(qū)，遺傳學(xué)小類一區(qū)，農(nóng)林科學(xué)大類一區(qū)（Top期刊）。入選中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃領(lǐng)軍類期刊。