我校生命科學(xué)學(xué)院解析掌葉覆盆子高質(zhì)量基因組并為水解單寧化合物的合成與調(diào)控提供新見解
“像小珊瑚珠攢成的小球，色味都比桑葚要好得遠(yuǎn)。” 魯迅先生《從百草園到三味書屋》中充滿童趣的語(yǔ)言讓我們記住了“覆盆子”。掌葉覆盆子（Rubus chingii Hu）是薔薇科懸鉤子屬植物，為我國(guó)特色藥食同源植物，其干燥幼果入藥，成熟果是高端功能性水果。掌葉覆盆子富含水解單寧類化合物（Hydrolyzable Tannins，HTs），對(duì)人體十分有益，具有抑菌、抑癌等健康功能。然而，關(guān)于植物體內(nèi)水解單寧的合成代謝途徑尚不清晰。
近期，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王云生教授研究組在The Plant Journal在線發(fā)表了題為“The chromosome-scale reference genome of Rubus chingii Hu provides insight into the biosynthetic pathway of hydrolyzable tannins”的研究論文。該研究首先利用二代、三代和Hi-C測(cè)序技術(shù)完成了一份優(yōu)質(zhì)的掌葉覆盆子的染色體級(jí)別的基因組，組裝的基因組大小為231.21Mb（Scaffold N50達(dá)到8.2 Mb），33130個(gè)蛋白編碼基因被注釋，進(jìn)化分析表明，掌葉覆盆子與美國(guó)黑樹莓(Rubus ocidentalis)的親緣關(guān)系最密切，約在2246萬(wàn)年前發(fā)生了分化。
前期研究發(fā)現(xiàn)，UDP-糖基轉(zhuǎn)移酶（UGT）、絲氨酸羧肽酶（SCPL）以及羧酸酯酶（CXE）參與水解單寧的生物合成。通過(guò)比較基因組分析，該文發(fā)現(xiàn)在掌葉覆盆子的2號(hào)染色體存在一個(gè)包含里11個(gè)CXE基因、8個(gè)UGT基因和6個(gè)SCPL基因的串聯(lián)基因簇，并利用原核表達(dá)體外酶活證實(shí)了部分關(guān)鍵基因具有催化水解單寧合成或分解的活性。該串聯(lián)基因簇在水解單寧豐富的薔薇科種間存在一定的保守性，而在水解單寧缺乏的蘋果或梨等物種基因組中則出現(xiàn)同源基因的分化和缺失現(xiàn)象。這一水解單寧相關(guān)的串聯(lián)基因簇的發(fā)現(xiàn)為研究該類化合物在植物體內(nèi)的合成及調(diào)控提供了新的見解。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2018級(jí)碩士生王隆基、2020級(jí)博士生雷霆、生命科學(xué)學(xué)院韓國(guó)民教授、園藝學(xué)院岳俊陽(yáng)副教授為論文共同第一作者，生命科學(xué)學(xué)院王云生教授為通訊作者。該研究得到安徽省重點(diǎn)研究與開發(fā)計(jì)劃的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1111/tpj.15394
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