花儿为什么这样红?科学家解开康乃馨美丽“密码”

  光明网讯(记者 宋雅娟 张蕃) 近日,中国农业科学院深圳农业基因组研究所武志强团队,联合华中农业大学傅小鹏团队对康乃馨栽培品种斯嘉丽进行了全基因组测序和组装,并鉴定到调控康乃馨花色、花型和花香的关键基因,为解析康乃馨重要观赏性状的遗传机理提供了坚实的理论基础。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》。

花儿为什么这样红?科学家解开康乃馨美丽密码

  康乃馨花色绚丽,花型独特,香气馥郁,深受人们的喜爱。研究团队利用第三代ONT、二代Illumina和HIC技术,对康乃馨栽培品种斯嘉丽进行了全基因组测序和组装。康乃馨的基因全长为636.30 兆 (Mb),重复序列占70.62%,共注释到43925个基因,Contig N50和Scaffold N50分别为14.67兆(Mb)和38.55兆(Mb)。研究发现康乃馨与藜科大约在6400万年前发生了分化,并经历了一次近期的全基因组三倍化事件,这次加倍事件促进了与康乃馨特殊香气丁香酚合成相关的基因的扩张。

  基于基因组数据,对康乃馨红边花瓣进行代谢组分析,发现天竺葵素的积累促使花瓣红边的成色,叶黄素和多个类黄酮物质的共同积累,促使花瓣基部成黄色,基于转录组分析,筛选到MYBs,bHLHs 和WRKY44等基因共同作用于ANS调控康乃馨复色的形成。同时对丁香酚在不同时期花瓣的积累过程进行解析,发现其EGS基因存在于外显子上的结构变异,可能是康乃馨丁香酚丢失的原因。另外,研究发现康乃馨A、C类基因的异位表达可能是影响重瓣型康乃馨形成的重要因素。该研究为开展康乃馨重要观赏性状的调控和遗传改良提供了宝贵的数据信息和坚实的理论基础,有效推动了康乃馨分子育种的进程。

  据了解,该研究得到了国家自然科学基金、国家青年科学基金等项目的支持。