Science新闻:辣椒基因组测序完成

【字体: 时间:2014年01月22日 来源:生物通

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  据Science网站的新闻报道,韩国首尔大学的Doil Choi教授与美国加州大学的科学家们对辣椒进行了测序,获得了首个高质量的参考基因组。此外,他们还在此基础上鉴定了负责生成辣椒素的基因。这项发表在Nature Genetics杂志上的研究,可以帮助人们进一步理解辣椒的成熟和抗病机制。

  

生物通报道:辣椒(Capsicum annuum)是全球最广泛种植的香料作物之一,它不仅是烹饪的重要原料,也是广受欢迎的观赏植物。辣椒富含维生素和营养,可以用来生产许多药物、天然染色剂和化妆品。众所周知,辣椒的辣味来自于化合物辣椒素,但此前人们并不清楚辣椒素产生的遗传学背景。

Science网站的新闻报道,韩国首尔大学的Doil Choi教授与美国加州大学的科学家们对辣椒进行了测序,获得了首个高质量的参考基因组。此外,他们还在此基础上鉴定了负责生成辣椒素的基因。这项发表在Nature Genetics杂志上的研究,可以帮助人们进一步理解辣椒的成熟和抗病机制。

“辣椒基因组是目前装配的最大基因组之一,”文章的共同作者,加州大学的Allen Van Deynze说。

辣椒属于茄科,是马铃薯、西红柿、茄子、矮牵牛和烟草的近亲。研究人员通过基因组比较发现,辣椒的基因组比西红柿大3.5倍。他们还发现,西红柿也拥有生产辣椒素的基因。研究显示,西红柿拥有四个无功能的辣椒素基因拷贝,而辣椒拥有七个无功能拷贝和一个功能性的拷贝。

研究人员推测,在辣椒DNA复制时陆续出现了五个这样的突变,最后一个突变催生出功能性的辣椒素基因。在数百万年以前,这样的化合物可以为辣椒的种子提供保护,让突变株获得繁殖优势,最终使辣椒素基因得以在种群中扩散。

研究人员测序的辣椒品种是Criolo de Morelos 334,这一品种的抗病能力很高,被广泛用于研究和育种。

目前人们已从辣椒中分离了超过22种辣椒素,其中许多辣椒素有利于人体健康,例如可以抑制特定癌症中的肿瘤生长,缓解关节炎的疼痛,抑制食欲和帮助减肥。

研究团队指出,在这项研究的基础上,人们可以提高辣椒的烈度,增加辣椒的营养和药用价值。作者甚至建议遗传学家,可以通过激活西红柿的休眠记忆,赋予西红柿生产辣椒素的能力。

这一测序项目还可以帮助科学家们,更好地理解辣椒素的合成机制。研究人员指出,辣椒是研究植物天然化合物演化的宝贵模型,许多这样的化合物直接参与了植物的生长、发育和繁殖。

 

(生物通编辑:叶予)

生物通推荐原文摘要:

Genome sequence of the hot pepper provides insights into the evolution of pungency in Capsicum species

Hot pepper (Capsicum annuum), one of the oldest domesticated crops in the Americas, is the most widely grown spice crop in the world. We report whole-genome sequencing and assembly of the hot pepper (Mexican landrace of Capsicum annuum cv. CM334) at 186.6× coverage. We also report resequencing of two cultivated peppers and de novo sequencing of the wild species Capsicum chinense. The genome size of the hot pepper was approximately fourfold larger than that of its close relative tomato, and the genome showed an accumulation of Gypsy and Caulimoviridae family elements. Integrative genomic and transcriptomic analyses suggested that change in gene expression and neofunctionalization of capsaicin synthase have shaped capsaicinoid biosynthesis. We found differential molecular patterns of ripening regulators and ethylene synthesis in hot pepper and tomato. The reference genome will serve as a platform for improving the nutritional and medicinal values of Capsicum species.

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