Hortic Res园艺TOP期刊-百迈客denovo合作将破20篇！植物基因组这么做！ |

发布于 2021年11月26日

《园艺研究》（Horticulture Research）是由南京农业大学与自然出版集团（现Springer Nature）合作创办的英文期刊，最新影响因子6.793，位于园艺一区（第1/37名）。据不完全统计，截至2021年11月，百迈客与国内10余所科研单位于Hortic Res上合作发表denovo系列文章近20篇，其中7篇具有共同作者。

物种研究中亘古不变的是挖掘其中特殊的物质生成与对应的代谢通路以及分子标记对表现型的遗传效应。例如具有特殊气味的香菜、榴莲、芹菜、桂花；例如耐旱的卷柏、无芒隐子草；耐碱的芨芨草等相关研究皆如是。接下来，小编将通过系列合作发表于Hortic Res上的文章，来谈谈植物相关研究路线

Part1

物种演化过程中，往往伴随着基因家族的扩张与收缩，基因家族（gene family）是来源于同一个祖先，由一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷贝而构成的一组基因，它们在结构和功能上具有明显的相似性，编码相似的蛋白质产物。而特定基因家族的扩张可能在促进植物表型多样化和新性状进化中发挥重要作用。通过与具有相似/相反生物学功能的近缘物种比较，获得相关基因家族，并将选择其中某种扩张基因家族联合转录组差异表达以及代谢组，可以深度挖掘目的物种重要性状形成机制与重要代谢通路。该研究方法是中药、花卉、蔬果等植物研究中的重要环节。

案例一：

物种：花椒（Zanthoxylum bungeanum）

合作单位：西北农林科技大学

发表时间：2021年9月

主要内容：本研究基于PacBio测序平台，组装了4.23 Gb花椒（凤椒）基因组，并基于Hi-C技术将98%序列挂载至68条染色体上。比较基因组分析研究了揭示花椒在2,600万年前经历了一次独立的全基因组复制事件(η-WGD)，以及在640万年前发生了转座子爆发事件，这系列事件造成了花椒大量基因组扩增。作者进一步结合转录组和代谢组分析表明，显著的物种特异性基因家族扩张和基因表达的变化影响了花椒麻味物质、单萜类物质和花青素的生物合成，并绘制了花椒麻味物质合成的代谢通路图。该参考基因组为研究近期转座子扩增和全基因组复制事件对基因得失和基因组重建的影响提供了有价值的模型，并为加速花椒遗传改良提供了理论基础。

花椒形态特征与基因组特征

案例二：

物种：甜叶菊

合作单位：江苏省中国科学院植物研究所

发表时间：2021年5月

主要内容：本研究基于Illumina、PacBio和Hi-C测序，首次组装了1.416 Gb的甜叶菊染色体版基因组，通过与其他菊科植物基因组相比，显示出本次构建的甜叶菊基因组具有高准确性与可信度。基因组进化分析表明在全基因组复制（WGD-2，~32.1 Mya）事件之后不久，甜叶菊和向日葵发生分化（~2940万年前）。比较基因组分析显示甜叶菊中的扩增基因主要富集于特殊代谢物的生物合成，特别是萜类生物合成，以及这些化合物的进一步氧化和糖基化。并通过RNA-seq分析这些基因在不同组织部位中的表达模式，推测出合成甜菊糖苷的异戊二烯五碳单元主要来自于MEP途径。
对甜叶菊基因组的发现将有助于剖析甜叶菊的进化历史，并有助于在未来育种计划中发现甜菊糖苷生物合成和其他重要农艺性状的新基因。

甜叶菊基因家族分析

案例三：

物种：佛手瓜

合作单位：北京市农林科学院蔬菜研究中心

发表时间：2021年2月

主要内容：本研究通过Nanopore技术首次完成高质量的佛手瓜基因组，基因组组装大小为606.42Mb，ContigN50=8.4 Mb。并基于Hi-C技术将基因组序列挂载至14条染色体上（挂载率97.04%）。通过与其他13个物种基因家族比较，发现佛手瓜在25±4百万年间发生了一次全基因组复制事件，是葫芦科内的第三次全基因组复制事件。通过不同生长时期的转录组与代谢组分析，进一步揭示了在佛手瓜果实发育过程中与果实质地、色素、风味、类黄酮、抗氧化剂和植物激素有关的基因。并据此构建了佛手瓜果实生长发育调控模型，并为佛手瓜果实和块茎发育以及遗传改良的未来研究奠定了基础。