《武汉植物园在桃果实酸度遗传研究中取得进展》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2020-11-06
  • 有机酸含量组分是水果果实风味品质的重要一环,它和糖分含量、香气物质组分以及果肉的硬度质地等指标协同决定消费者吃到水果的风味与口感,从而很大程度上决定消费者对水果的购买欲望。桃是我国第三大落叶果树,其产量和消费量均在我国北方处于水果产业的前列。前人进行了桃的果实酸含量遗传定位工作发现,酸度性状在桃中是一个存在主效基因的数量性状,可以大致按照果肉pH值大于或小于4.0、可滴定酸含量高于或低于40毫克/克的标准将桃分为酸和非酸两类,其中位于桃第5号染色体顶端的D位点被认为是控制桃酸度性状的主效区间,控制超过65%的酸度性状表型。但D位点的主效基因一直没有被揭示过。

      武汉植物园果树分子育种学科组副研究员王鲁等人在韩月彭研究员的带领下,验证了通过果汁pH =4.0的阈值可将桃品种资源按果实酸度性状分为非酸和酸两大类,对杂交群体的第5号染色体顶端区间D位点精细遗传作图,将控制酸度的关键基因定位在5号染色体顶端的694k到1212k的范围内。配合桃多个品种的果实发育时期转录组差异基因分析,发现桃这个遗传区域内存在一个显著差异表达的基因PpRPH,在高酸品种的果实发育后期接近不表达。将该基因构建载体转化到烟草叶片中,发现叶片的pH值有显著升高,苹果酸和柠檬酸的含量均明显下降。综合上述,PpRPH是目前所发现D位点最有可能的酸度调控基因。

      相关研究成果以“A candidate gene of the D locus controlling fruit acidity in peach”为题发表于Plant Molecular Biology。

  • 原文来源:https://link.springer.com/article/10.1007/s11103-020-01089-6;http://www.whiob.ac.cn/xwdt/kydt/yjjz/202011/t20201106_5741168.html
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  • 《武汉植物园在植物异型花柱分子遗传调控机制研究中取得新进展》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-09-25
    •   异型花柱是被子植物中一种特殊的花多态现象和雌雄异位形式,并且具有异型花柱的物种通常同时具有自交不亲和机制。这一性状在防止自交的同时可以促进异交。异型花柱在被子植物中广泛分布,已在28个科中被报道,据估计这是至少20次独立起源并趋同演化的结果。异型花柱在遗传上是由S位点决定的,S位点是一个超基因,由多个紧密连锁的基因组成,这些基因分别控制花柱长度或雄蕊高度等特征。虽然异型花柱已经得到了广泛的研究,但对其分子机制的理解一直局限于少数物种。因此研究不同物种中的异型花柱的分子机制对于探究其趋同演化的过程有着非常重要的意义。   中国科学院武汉植物园王青锋/陈进明研究团队联合多伦多大学Spencer C. H. Barrett团队以异型花柱水生植物金银莲花(Nymphoides indica)为研究对象(图1),通过构建高质量的单倍型基因组,鉴定并解析了金银莲花中S位点超基因的演化和功能(图2)。   该研究通过群体基于测序数据覆盖度的全基因组关联分析(read-coverage-based GWAS)方法发现金银莲花短型(S-型)花柱存在一个178 kb的半合子区域,其中包含了三个S位点候选基因 - NinBAS1、NinKHZ2、NinS1,其中NinBAS1只在花柱中表达,NinS1只在雄蕊中表达,NinKHZ2在花柱和雄蕊中均表达(图3)。    该研究还探讨了S位点基因及其调控网络的潜在功能,以及转座元件和逐步基因复制对异型花柱超基因演化可能起到的作用。研究结果表明,金银莲花的S位点的转座元件密度显著高于基因组其余部分, 这些转座元件在S位点演化的过程中积累,可能进一步抑制了基因重组,进而导致基因丢失。同时,研究发现油菜素内酯在金银莲花异型花柱的发育过程中具有重要的作用,并且PIF (phytochrome-interacting factor,光敏色素互作因子)分子调控网络在雄蕊中显著富集,为分子层面上异型花柱的趋同演化提供了进一步的证据(图4)。   该研究揭示了水生植物金银莲花中异型花柱的遗传基础,拓宽了我们对植物性状多样性及其演化的认识。此外,高质量的基因组资源也为未来研究植物适应性演化的分子机制提供了宝贵的材料。   相关研究成果以"Haplotype-resolved genome assembly provides insights into the evolution of S-locus supergene in distylous Nymphoides indica"为题在线发表于国际著名学术期刊New Phytologist上。 武汉植物园博士生杨京珊和加拿大多伦多大学薛浩然博士为论文共同第一作者,加拿大多伦多大学Spencer C. H. Barrett及武汉植物园王青锋和陈进明研究员为共同通讯作者,武汉植物园石涛研究员、李治中和张越助理研究员等参与该工作。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(XDB31010000)、国家自然科学基金(31270278)、中国科学院青年创新促进会项目(2019335)等项目的资助。