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蘋果為什么這樣紅?紅蘋果著色分子機制獲揭示

2019-04-10 10:11 | 作者: 科學網 | 標簽: 蘋果

紅蘋果,人人愛。可是,蘋果皮為什么能進化出誘人的紅色,是個有趣而復雜的問題。

4月2日,《自然-通訊》在線發表了中國科學家的最新成果,詮釋了蘋果為什么這樣紅的奧秘。中國農業科學院果樹研究所(以下簡稱果樹所)蘋果資源與育種創新團隊在完成了蘋果花藥培育純系高質量基因組測序的基礎上,揭示了反轉座子控制紅蘋果著色的分子機制。

“栽培蘋果通常是二倍體,基因組高度雜合且經過全基因組復制,致使常規品種基因組測序組裝困難。”論文第一作者張利義告訴《中國科學報》,利用花藥培養可以獲得純系,從而降低組裝難度,獲得更高質量的基因組測序結果。

所謂花藥培養,是將花粉發育至一定階段的花藥接種到人工培養基上進行培養,不經受精而發生細胞分裂,以形成花粉胚或愈傷組織進而分化成完整植株。該研究團隊長期進行蘋果花藥純系培養,創制了一系列品種花藥培育純系,這為蘋果遺傳理論和基因組測序研究奠定了重要基礎。

論文通訊作者、果樹所研究員叢佩華告訴《中國科學報》,以往蘋果基因組測序都是以“金冠”品種為材料,金冠又名黃香蕉、黃元帥、金帥,成熟后表面金黃,色中透出紅暈。這次重測序,他們與武漢未來組生物科技有限公司合作,以“寒富”蘋果花藥培育純系HFTH1為材料,基于第三代測序技術進行了全基因組測序,組裝了目前世界上最為完整的蘋果基因組(contigN50 為6.99M)。

“這個新基因型的蘋果基因組為世界科學共同體研究蘋果分子育種提供了新的參考序列。”叢佩華說。

通過與已發表的金冠基因組比較,研究人員獲得了大量的結構變異,為理解不同基因型蘋果遺傳多樣性、分子標記的開發和分子育種提供了重要信息。同時,“寒富”是一個以抗寒、抗病、抗旱而知名的品種,這一高質量的基因組為今后解析蘋果抗性分子機制奠定了基礎,必將極大地促進蘋果抗性育種。

正是在比較兩種基因型的基礎之上,研究人員揭示了紅蘋果著色的分子機制。

結合148份蘋果自然群體和1個雜交組合分離群體驗證,他們發現,一個Gypsy-like反轉座子充當增強子控制著蘋果著色。這個增強子被命名為redTE。

“不易著色的品種是由于缺少這一增強子,不能有效合成花青素的結果。”張利義說。

叢佩華進一步推斷,一系列紅色芽變品種是這個轉座子與其調控的基因,同周圍環境綜合作用引起的表觀遺傳結果,這無疑增進和豐富了科學家對蘋果著色的理解和認識。更加重要的是,基于這一反轉座子開發的分子標記,能精準的進行果色預先選擇。

該研究得到了中國農科院科技創新工程和中央級公益性科研院所基本科研業務費項目的資助。

相關論文信息:DOI: 10.1038/s41467-019-09518-x

來源:科學網

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