园林学院研究团队在揭示‘美人’梅紫色性状的基因组起源方面取得进展

教学科研

近日，园林学院孙丽丹教授课题组在揭示‘美人’梅紫色性状的基因组起源方面取得进展，相关研究成果以“Haplotype-resolved genome assembly provides new insights into the genomic origin of purple colour in Prunus mume”为题在Plant Biotechnology Journal杂志在线发表。

紫色是自然界中对植物进化具有重要意义的独特颜色，由水溶性色素花青素决定，与类黄酮-花青素次生代谢途径相关，且受MYB-bHLH-WDR（MBW）复合物的调节。在蔷薇科植物中已发现MYB10基因是紫色性状的关键调控因子，但从基因组进化方面揭示紫色性状的形成起源研究较少。随着高通量测序技术发展，植物复杂的基因组被测序和组装，通过比较基因组学研究在基因组中能鉴定到可以影响植物表型变异的染色体倒位（INV），为解析复杂性状的遗传调控机理奠定重要理论基础。梅花是蔷薇科李属木本观赏花卉，因其早春形成踏雪寻梅的景观和独特花香，被广泛地应用于园林中。‘美人’梅属于美人品种群，是紫叶李与重瓣宫粉型梅花的杂交种，其茎、叶和果皆为紫色，适应性强，但‘美人’梅紫色性状形成的遗传调控机制还不清晰。

‘美人’梅基因组组装和单倍型染色体构建

研究工作利用Pacbio、Hi-C等测序技术，完成了‘美人’梅单倍型基因组构建，通过比较基因组学在单倍型C（Haplotype C）亚基因组上鉴定到一个约1.8 Mb的倒位（INV）变异，利用群体遗传学分析揭示INV与紫色性状共分离，并在INV的远端断点发现了PmMYB10.5b转录因子。利用梅花毛状根遗传转化、双荧光素酶和EMSA等实验验证PmMYB10.5b通过与花青素合成等位基因启动子结合，促进花青素积累，解析了‘美人’梅紫色性状的基因组起源与分子调控机制，为观赏木本植物彩色性状的遗传改良和分子育种工作提供重要的理论依据。

紫色叶形成的基因组起源与调控模式

园林学院博士研究生蒙娟和李子葳为论文的共同第一作者，孙丽丹教授为论文通讯作者，北京林业大学为第一完成单位。研究得到中央高校基本科研业务费专项资金资助（QNTD202306）、国家林草局林草科技青年拔尖人才项目（No.2020132608）和北京市高精尖学科项目“城乡人居环境生态学科”的资助。

原文链接：http://doi.org/10.1111/pbi.14595

作者：孙丽丹、蒙娟；审稿：姚朋
编辑：张薇审核：杨金融

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