我院蔬菜团队开展香青菜基因组解析及香味关键基因挖掘工作

文章来源:苏州农科院 发布时间:2023-12-15 13:23 阅读次数:879

香青菜(XQC,Brassica rapa ssp. chinensis)为十字花科芸薹属作物,是极具苏州地方特色的不结球白菜品种,因其具有强烈的挥发性香味而得名。香青菜特点是叶面皱呈泡状,呈花网格分布,主要是黄叶、黑叶和绣花筋类型。苏州地产香青菜香味浓郁、烧食易烂,营养丰富,尤其经霜雪打后,味甜而糯,为食之上品。

近日,Horticulture Research在线发表了我院蔬菜所和华北理工大学等单位合作完成的题为“The high-quality sequencing of the Brassica rapa ‘XiangQingCai’ genome and exploration of genome evolution and genes related to volatile aroma”的研究论文。该研究对不结球白菜品种‘香青菜’基因组进行了解析,并进行了系统深入的比较和功能基因组学分析。

芸薹属包括许多重要的蔬菜和油料作物,其中最为代表性的是“禹氏三角”模型的6个物种。截止到目前,“禹氏三角”6个物种的基因组已经全部完成了测序,并且白菜类作物已经完成了多个亚种或变种的基因组测序,这些为本研究的比较基因组学分析提供了丰富的组学数据资源。

Fig. 1 Gene family, phylogenetic relationship, divergence time, and genome duplication analysis of XQC and other Brassicaceae species.

该研究利用Pacbio_HiFi、Illumina和Hi-C等测序技术和生物信息学分析方法,获得了一个高质量的染色体级别的香青菜基因组。组装基因组长度为466.11 Mb, N50 scaffold长度为46.20 Mb。香青菜基因组共检测到59.50%的重复序列,包括47,570个基因。系统进化分析表明,在所有检测的芸薹属植物中,香青菜与B. rapa QGC(青梗菜)和B. rapa Pakchoi亲缘关系最为密切。综合基因组学和转录组学分析揭示了萜类生物合成途径的关键基因和萜烯合成酶(TPS)家族基因,并鉴定了多个参与挥发性香味合成的关键候选基因 (Fig. 2)。

Fig. 2 Overview of the terpenoid biosynthesis pathway in XQC genome.

本研究对香青菜基因组进行了解析,并与其它白菜等芸薹属物种基因组进行了系统深入的比较基因组学分析,同时挖掘到了多个与香味相关的候选基因,为未来进行白菜香味关键基因功能验证及分子育种研究奠定了坚实的基础。

我院为第一完成单位,刘照坤为第一作者兼通讯作者,华北理工大学宋小明教授为共同通讯作者,王欢、韩建军、王莹莹等参与了该研究。该工作得到了苏州市农业农村局项目、苏州市农业科技创新项目、国家自然科学基金等项目的支持。

文章链接:https://doi.org/10.1093/hr/uhad187

X