關鍵基因揭秘“VC之王”沙棘

中國科普網訊（何彩云 段愛國 記者胡利娟）作為防風固沙和水土保持的“先鋒樹種”，沙棘因其果實富含維生素C、不飽和脂肪酸、黃酮類化合物等200多種生物活性物質和營養成分，還是一種藥食同源樹種，被稱為“VC之王”和“超級水果”。

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蒙古沙棘盛果期單株和結果枝 研究團隊供圖

3月31日，記者從中國林業科學研究院獲悉，該院林業研究所張建國研究員團隊首次組裝了沙棘亞種—蒙古沙棘染色體級別的基因組，并結合比較基因組、轉錄組、代謝組以及重測序等方法，系統研究了沙棘基因組染色體進化以及調控果實中脂肪酸和抗壞血酸合成的關鍵基因，解析了沙棘重要經濟性狀形成機制，為開展沙棘全基因組選擇育種奠定基礎。相關成果以《基于基因組學和群體遺傳學揭示沙棘染色體進化及重要活性物質的驅動作用》為題，于近日發表在《植物生物技術》上。

沙棘是沙棘屬胡頹子科中最具經濟價值和生態功能的，因其耐旱、抗風沙，可以在鹽堿化土地上生存，作為多用途樹種已被國家林業和草原局列為優先發展的重要經濟林樹種之一。

長期以來，由于基因組信息的缺失，沙棘脂肪酸和抗壞血酸等重要化學物質的生物合成機制的研究嚴重受阻。

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三個沙棘群體的重測序分析 研究團隊供圖

為此，該研究團隊通過對脂肪酸和抗壞血酸含量差異較大的蒙古沙棘野生種、蒙古沙棘栽培種和中國沙棘野生種三個沙棘群體進行重測序，解析了三個群體遺傳結構，聯合比較基因組、轉錄組和代謝組等多組學分析，共篩選得到調控沙棘果實不飽和脂肪酸和抗壞血酸含量的關鍵基因，并且發現這些基因還受到沙棘基因組WGD的擴張并伴隨基因組分離重組而分散在不同染色體上。

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沙棘基因組的兩次全基因組加倍及染色體進化軌跡 研究團隊供圖

另外，通過對蒙古沙棘進行全基因組測序和組裝研究還發現，沙棘與核心真雙子葉植物共享全基因組六倍體化事件（γ事件）后，又經歷了兩次最近的全基因組加倍（WGD）事件，從而促進了沙棘脂肪酸和抗壞血酸生物合成相關基因的擴張。與其他物種相比，沙棘基因組具有更快的進化速率，兩次WGDs后均發生了大規模的基因組分離和重組，導致14條祖先染色體共發生了29次融合，反映了沙棘染色體進化的復雜性。

中國林科院林業研究所在讀博士生于立洋、經濟林研究所刁松鋒博士和林業研究所張國昀博士為論文共同第一作者，中國林科院林業研究所張建國研究員與何彩云研究員、華北理工大學王金朋副教授為論文共同通訊作者。本研究得到了林業公益性行業科研專項重大項目、國家自然科學基金以及中央級公益性科研院所基本科研業務專項的聯合資助。

標簽： 抗壞血酸 蒙古沙棘 關鍵基因