地方品种“黄州”萝卜的染色体级基因组组装为了解其高纤维素积累机制提供了线索

《BMC Plant Biology》：Chromosome-level genome assembly of landrace ‘Huangzhou’ provides insights into high cellulose accumulation in radish

　　

摘要

萝卜（Raphanus sativus L.）是一种重要的根茎类蔬菜，具有丰富的形态和营养多样性。‘黄州’萝卜是一种源自中国湖北省黄州地区的传统地方品种，其特点是具有独特的亚圆锥形主根以及较高的干物质含量，因此非常适于食品加工。然而，由于缺乏高质量的参考基因组，这些重要农艺性状的遗传基础至今仍未得到充分研究。在本研究中，我们通过整合PacBio HiFi、Oxford Nanopore和Hi-C测序技术，构建了‘黄州’萝卜的染色体级基因组组装图谱，并明确了单倍型结构。对两种单倍型进行比较分析后发现存在显著的结构差异，转座子活动很可能是导致单倍型分化的原因。通过对8个本地‘黄州’萝卜样本与190个不同品种的萝卜样本进行群体基因组分析，共发现了21,004个仅存在于‘黄州’萝卜中的单核苷酸多态性。携带这些独特SNPs的基因在与环境pH值及铝离子反应相关的途径中显著富集，这表明该品种具有局部环境适应性。表型和细胞学分析显示，‘黄州’萝卜主根高干物质含量的形成主要得益于更高的纤维素积累和更厚的细胞壁。此外，在主根发育的四个阶段进行的转录组分析表明，与干物质含量较低的‘大长白’品种相比，‘黄州’萝卜中多个与纤维素合成相关的基因表达持续上调。总体而言，我们的研究结果为萝卜育种提供了宝贵的基因组资源，同时也为了解根茎类作物中纤维素生物合成和干物质积累的遗传机制奠定了基础。