栽培红花染色体水平基因组揭示驯化驱动的遗传多样性:脂肪酸合成、开花时间与黄酮代谢的分子机制

【字体: 时间:2025年04月11日 来源:Theoretical and Applied Genetics 4.4

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  为解析作物驯化如何塑造遗传多样性,研究人员对云南(Yunhong-7)和安徽(Anhui-1)两地栽培红花进行染色体尺度基因组组装,结合PacBio和Hi-C技术,发现结构变异(SVs)导致FAD2基因拷贝数差异(39 vs 20)、UGT家族(197个成员)功能分化,并鉴定出调控早花表型的关键通路。该研究为作物适应性育种提供靶点。

  在农业驯化的神奇剪刀下,红花(Carthamus tinctorius)演化出令人惊叹的遗传画卷。科学家们首次采用PacBio长读长测序与Hi-C三维基因组技术,破解了云南特色品种"云红7号"(Yunhong-7)的染色体级别基因组密码,并与安徽品种"皖红1号"(Anhui-1)展开跨地域基因组对决。

这场基因组的"大家来找茬"游戏揭示了精彩发现:脂肪酸合成赛道中,脂肪酸脱氢酶2(FAD2)基因家族上演了"复制战争"——云红7号携带39个FAD2基因副本,而皖红1号仅有20个,这种拷贝数变异(CNV)可能影响亚油酸合成效率。更令人称奇的是,结构变异(SVs)如同基因组乐高积木的重新拼装,改写了生物钟相关基因的调控程序,使得云南选手比安徽选手提前"打卡开花"。

研究人员还从197个UDP-葡萄糖醛酸转移酶(UGT)基因中锁定两位"特工"——CtUGT.18和CtUGT.191,通过原核表达系统揭秘了它们在黄酮类化合物糖基化中的催化绝活。这项研究如同给作物驯化史装上基因显微镜,为培育高产早熟、营养强化的新型红花品种绘制了分子蓝图。

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