首页
时事
民生
政务
教育
文化
科技
财富
体娱
健康
情感
更多
旅行
百科
职场
楼市
企业
乐活
学术
汽车
时尚
创业
美食
幽默
美体
文摘
Cell子刊||中南林业科技大学等单位联合破译四倍体油茶复杂基因组
学术
2024-11-03 15:34
广东
近日,中南林业科技大学
袁德义
/
张琳
油茶科研创新团队,联合中国农业科学院深圳农业基因组研究所
张兴坦
研究员在Cell子刊
Cell Reports
发表了题为
The tetraploid
Camellia oleifera
genome provides insights into evolution, agronomic traits, and genetic architecture of oil
Camellia
plants
的研究论文。
油茶是世界上重要的木本油料树种,茶油
(油茶籽油)
中不饱和脂肪酸达 90%以上,其中油酸含量约80%。茶油还富含角鲨烯、维生素 E、甾醇、多酚等功能成分,对2型糖尿病、高血脂、高血压有很好的疗效,具有较高的保健价值。油茶是山茶科山茶属植物中油脂含量高、有经济栽培价值的物种总称。中国现有油茶栽培面积约 6800万亩,年总产值 1200 亿元左右。栽培的油茶以普通油茶
(
Camellia oleifera
)
为主,且几乎全部为四倍体、六倍体。2022年,团队完成了二倍体狭叶油茶
(
C. lanceoleosa
)
的全基因组组装和解析
(The Plant Journal, 110 (3):881-898)
,为油茶基因组学研究奠定了重要基础,
然而这对于理解栽培油茶物种多倍化和多倍体形成机制还远远不够。
鉴于此,研究团队利用第三代PacBio平台的CCS测序模式,结合ALLHIC技术,实现了四倍体油茶
(tetraploid
Camellia oleifera
;2n=4x=60)
染色体水平的高质量分型组装。组装后的基因组大小为11.43 Gb,染色体挂载率为96.85%,注释得到共计56,609个代表性的单套基因,其中 8,061、13,103、13,633、21,812 个基因分别具有4个等位、3个等位、2个等位和1个等位,K-mers等多种方法支持四倍体油茶更可能为同源四倍体。四倍体油茶经历了三次 WGD 事件,第一次为核心真双子叶植物所共享的WGT-γ;第二次的WGD1
(~63 Mya)
应属于PPC-WGD,导致了类黄酮合成、脂肪酸延伸等相关基因的加倍;第三次的WGD2为四倍体油茶特有,发生于~4.46-5.99 Mya,该事件对四倍体油茶脂肪酸和α-亚麻酸的代谢具有重要影响。除此之外,重复序列的多次扩张是四倍体油茶基因组扩增、庞大的另外一个重要原因,其重复序列占基因组的79.07%,长末端重复转座子
(LTR-RTs)
含量高达49.76%。同时,基因组呈现高水平的DNA甲基化
(CG:94%、CHG:82%及CHH:13%)
,有效抑制了转座子的活性,维持了庞大基因组的稳定性。
图1 四倍体普通油茶基因组特征
油茶与茶同为山茶属植物,两者之间亲缘关系很近,油茶为什么主要用来榨油,而不能像茶一样用于制茶饮?针对这个有趣的科学问题,研究者对四倍体油茶叶片的代谢物质进行了分析,发现叶片中含有大量的原花青素。原花青素是清除人体自由基最有效的天然抗氧化剂之一,但是味涩。原花青素没食子酰基化后,苦涩味加重,相比于茶,四倍体油茶叶片中检测到没食子酰原花青素 B4,且占总原花青素的10%左右。进一步研究发现,四倍体油茶含有更多合成这些物质的关键基因
LAR
,
ANS
及
SCPL
,特别是没食子酰基化有关的
SCPL
基因在油茶幼嫩叶片中高表达。原花青素及其它没食子酰基化衍生物在幼叶中的特异性积累可能是影响油茶制茶的重要原因,这些为后续培育既可榨油又可制茶的油茶新品种提供了重要的理论基础。
为进一步厘清油茶不同物种间的关系,团队收集了山茶属从二倍体到十倍体不同倍性的材料,进行基因组重测序分析。研究结果揭示了山茶属SNP、InDel等不同变异类型的基因组多态性特征,阐明了物种间的群体遗传结构,发现四、六倍体普通油茶之间,海南油茶
(
C. hainanica
)
和越南油茶
(
C. vietnamensis
)
之间具有非常近的亲缘关系。系统发育树和基因组原位杂交均支持四倍体普通油茶可能起源于二倍体短柱茶
(
C. brevistyla
)
的基因组加倍。
油茶花期一般为10月下旬至12月中旬,秋冬季阴雨及低温,严重影响授粉昆虫活动、授粉受精以及坐果,而攸县油茶
(
C. yuhsienensis
)
在春季开花
(3-4月)
,具有果实皮薄、出籽率高、抗病性强等优良性状。通过比较攸县油茶与其它油茶间的高度分化区域,共鉴定到1,412个共有基因,这些基因主要富集在光周期与春化作用途径中,包括
FT
、
CRY2
、
SOC1
、
FLC
和
SVP
等。基因型分析表明,这些基因的编码区在攸县油茶与其他五个多倍体油茶之间存在明显差异,这可能是导致油茶物种花期性状差异的重要因素。
图2 油茶组不同倍性物种间的系统发育关系
最后,首次发现油茶组不同物种间存在强烈的基因流,发生了广泛的基因组渐渗。
D
检验和ƒ4检验表明,四倍体普通油茶和茶梅
(
C. sasanqua
)
之间以及越南油茶和六倍体普通油茶之间的渗入信号最为强烈,渗入区域包含与油脂生物合成、花发育和抗寒有关的关键基因,这为理解油茶重要经济性状的形成以及环境适应性提供了科学依据,也为油茶种质资源的利用和基因组设计育种提供了新的理论支持。
图3 油茶组不同倍性物种间的渐渗分析
中南林业科技大学
张琳
教授、
龚文芳
教授及广西大学
石岩
博士为论文共同第一作者,中南林业科技大学
袁德义
教授、中国农业科学院深圳农业基因组研究所
张兴坦
研究员为论文共同通讯作者,广西大学
王海峰
教授、海南大学
夏志强
教授、美国农业部新奥尔良研究中心
Heping Cao
研究员等也参与了本项研究。本研究得到了国家重点研发计划项目的联合资助。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114902
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4MjkwOTE3OQ==&mid=2247538410&idx=3&sn=7a8feb8dd76680e63a7f0019f53aec97
溪远讲植物科学
推送最前沿植物科学研究进展及咨讯,分享常规植物学研究方法,为您成为植物学家助一臂之力!
最新文章
Nature||我国科研人员吐槽基金委改革使获取资助变得更加困难
北京大学农学院博士生一作在Cell子刊发表研究成果!揭示植物再生的细胞谱系
华中农业大学博士生一作在植物科学一区Top期刊(IF:10.5)发表研究成果!
招聘||山东农业大学2024年公开招聘工作人员简章(第三批博士)
祝贺!巫永睿研究员!首批入选!
换帅!福建农林大学迎来新任党委书记!
西北农林科技大学在植物科学著名期刊连发两篇高分文章!
湖南大学硕士生共同一作在农林科学一区Top期刊发表研究成果!
青岛农业大学园艺学院硕士生一作在一区Top期刊发表研究成果!揭示PbWRKY24调控梨果实褐皮形成的分子机制
招聘||兰州大学优青团队诚聘博士后
拟更名涉农高校,聘任17名院士!
华南农业大学硕士生共同一作在Nature子刊发表研究成果!揭示细胞自噬调控植物雄性育性和生殖过程的生物学功能与作用机制
华中农业大学博士生一作著名期刊发文在缓解柑橘黄龙病氧化胁迫研究上取得新进展
Nature Plants| 黄芪甲苷的全生物合成
招聘||华南农业大学薛红卫教授团队招聘启示
祝贺!上海师范大学黄学辉教授!CNS大满贯后!再获重要奖项!
扬州大学农学院博士生共一作者在植物科学一区Top期刊发表研究成果!
Nature Plants|水稻胚胎启始机制
南京农业大学博士生在国际期刊(IF=10.8)发表研究成果
招聘||湖南农业大学/岳麓山实验室杂草抗逆性及其应用研究团队博士后招聘启事
西北农林科技大学博士后一作Nature Plants!
重磅!10篇农学领域高分论文入选“2024中国农业科学重大进展”!
李家洋院士团队博士后一作在植物科学一区Top期刊发表研究成果!
中国科学院植物所博士生一作在国际学术期刊(IF:7.2)发表研究成果!
刚刚揭晓!西北农林科技大学特等奖+1!
祝贺!华南农业大学农学院!
中科院植物所博士生一作在植物科学一区Top期刊(IF:8.3)发表研究成果!
Nature Genetics|基因组结构变异重塑油菜基因表达和性状变异机制
招聘||分子植物卓越中心杨卫兵研究组招聘启事
祝贺!黄三文/王桂荣/阮珏/张兴坦/程时锋/武志强等10人入选全球前2%顶尖科学家榜单
山东农业大学博士生一作发PNAS!
福建农林大学硕士生一作在一区Top期刊(IF5y=12.3)发表研究成果!
招聘||分子植物卓越中心黄伟杰研究组招聘启事
北京大学农学院博士生共同一作在国际著名期刊(IF=16.6)发表研究成果!揭示植物特有的PWWP结构域蛋白调控基因表达的分子机制
关注 | 本科生与其教授母亲同发论文遭质疑,高校回应
祝贺!北京林业大学钮世辉教授!发Cell创刊该领域首篇论文!再获重要奖项!
河南农业大学博士生一作在植物科学一区Top期刊 (IF:6.1)发表研究成果!发现脱落酸信号通路正向调控花生对青枯病抗性
Nature Plants|水稻胚胎启始机制
招聘||分子植物卓越中心丰培强研究组招聘启事
国自然中标轻松搞定!艾迪她(陕西)生物科技有限公司
144人!河南农业大学2024年高层次人才引进公告
祝贺!山东农业大学李媛媛教授!刚发Nature Plants!再获重要奖项!
国自然中标真不难!十年评审专家1v1本子精修,中标率提升58.6%!明晚直播答疑,免费预约!
林鸿宣研究组最新Molecular Plant!揭示TT1-SCE1模块通过整合泛素化和SUMO化修饰调控水稻耐热性的分子机制
西北农林科技大学硕士生共同一作在Cell子刊(IF=30.3)发表植物-微生物互作新进展
招聘||山东农业大学李媛媛课题组2024年博士后招聘
祝贺!高彩霞研究员
湖南大学博士生一作在植物科学一区Top期刊(IF=11.6)发表重要研究成果!揭示植物维管束抗性新机制
招聘||湖南大学生物学院于峰课题组招聘科研助理
痛惜!我国农学领域著名教授逝世!
分类
时事
民生
政务
教育
文化
科技
财富
体娱
健康
情感
旅行
百科
职场
楼市
企业
乐活
学术
汽车
时尚
创业
美食
幽默
美体
文摘
原创标签
时事
社会
财经
军事
教育
体育
科技
汽车
科学
房产
搞笑
综艺
明星
音乐
动漫
游戏
时尚
健康
旅游
美食
生活
摄影
宠物
职场
育儿
情感
小说
曲艺
文化
历史
三农
文学
娱乐
电影
视频
图片
新闻
宗教
电视剧
纪录片
广告创意
壁纸头像
心灵鸡汤
星座命理
教育培训
艺术文化
金融财经
健康医疗
美妆时尚
餐饮美食
母婴育儿
社会新闻
工业农业
时事政治
星座占卜
幽默笑话
独立短篇
连载作品
文化历史
科技互联网
发布位置
广东
北京
山东
江苏
河南
浙江
山西
福建
河北
上海
四川
陕西
湖南
安徽
湖北
内蒙古
江西
云南
广西
甘肃
辽宁
黑龙江
贵州
新疆
重庆
吉林
天津
海南
青海
宁夏
西藏
香港
澳门
台湾
美国
加拿大
澳大利亚
日本
新加坡
英国
西班牙
新西兰
韩国
泰国
法国
德国
意大利
缅甸
菲律宾
马来西亚
越南
荷兰
柬埔寨
俄罗斯
巴西
智利
卢森堡
芬兰
瑞典
比利时
瑞士
土耳其
斐济
挪威
朝鲜
尼日利亚
阿根廷
匈牙利
爱尔兰
印度
老挝
葡萄牙
乌克兰
印度尼西亚
哈萨克斯坦
塔吉克斯坦
希腊
南非
蒙古
奥地利
肯尼亚
加纳
丹麦
津巴布韦
埃及
坦桑尼亚
捷克
阿联酋
安哥拉