云南儿童白癜风医院 http://pf.39.net/bdfyy/zjdy/150516/4624567.html梅须逊雪三分白，雪却输梅一段香，也许我们都曾对腊梅的香气感到好奇，好奇独特的香味从何而来？蜡梅作为木兰类植物的代表，在被子植物进化历史过程中具有重要地位。本篇以“从腊梅染色体基因组水平探究花香生物合成和冬季开花”这篇文章与大家一起探讨蜡梅在木兰类植物系统位置，以及腊梅花芽周年发育的生物学特性和腊梅独特香气之谜。整篇文章研究结果为以下几个部分：1.研究团队利用二代IlluminaHiseq和三代PacBio测序平台进行测序，结合10xGenomics和Hi-C获得了染色体水平的精细基因组，该基因组大小为.36Mb，contigN50为2.19Mb，ScaffoldN50达到65.35Mb，99.42%的序列锚定到11条染色体上。同时该团队利用二代测序技术完成了蜡梅近缘种夏蜡梅的全基因组测序。研究者利用蜡梅、夏蜡梅以及其他15个具有代表性被子植物的基因组数据，通过溯祖法和串联法构建了系统进化树，结果表明木兰类植物与双子叶植物互为姐妹关系。2.研究者利用蜡梅基因组内、与其他物种基因组间的共线性分析以及Ks分析，检测到蜡梅经历两次全基因组复制事件（通常情况下，基因组在历史进化过程中会出现全基因组复制事件，这对于植物适应生存环境和塑造植物的某个性状而言是非常重要的），校正进化速率以后，估计蜡梅两次全基因组复制事件分别发生在大约77.8和.1Ma。其中较古老的全基因组复制事件发生在樟科和蜡梅科分化之前，近期的全基因组复制事件发生在樟科和蜡梅科分化之后。蜡梅基因组在历史进化中经历了复杂的染色体断裂、融合及片段重组过程。而WGD全基因组复制事件对花香合成相关的基因的拷贝数有影响。3.蜡梅与属于蔷薇科的梅花在植物学上不同科、不同属，花色、花形、株型等均不相同。只因香味略像往往被人误认为是同种。其实，蜡梅在每年最冷的冬季11月开花，有的花期持续到第二年3月；而梅花一般在2~3月开花。然而蜡梅的花芽早在春天就已形成了。为什么花芽要经历那么长的时间，熬到冬天才绽放？研究团队结合细胞学和转录组学对蜡梅花芽周年发育过程的分子机制进行了研究，并对蜡梅花芽进行全年监控。在此过程中鉴定到了影响花器官特化、花发育以及开花时间相关候选基因，为将来功能基因组学研究奠定了良好的基础。4.1腊梅的香气从何而来？研究团队在有了高质量图谱的基础上，分析了腊梅花香的主要形成机制，蜡梅花香的主要成分是单萜化合物芳樟醇，占花香总成分将近50%。该类物质主要由单萜合酶催化产生，通过比较基因组分析发现单萜合酶TPS-b亚家族基因在蜡梅中发生了显著扩张，而这些基因扩张的主要来源是基因的串联复制事件。4.2研究者结合蜡梅花发育不同阶段转录组和花香挥发物的代谢组数据，得到了芳樟醇合成的候选基因，然后通过体外酶活及烟草异源稳定转化实验进行候选基因功能验证，成功鉴定到芳樟醇合酶基因CpTPS4。同时发现该基因在基因组还有另外四个拷贝CpTPS17、CpTPS18、CpTPS19和CpTPS50，其中CpTPS17、CpTPS18、CpTPS19在花中高表达。基于蜡梅基因组共线性分析，结果显示CpTPS17、CpTPS18基因是通过串联复制进化产生的，串联复制带来芳樟醇合成酶剂量上的变化进而导致蜡梅特征香气芳樟醇的形成。4.3此外用上述同样的方法发现苯环类化合物乙酸苄脂也是蜡梅的特征香气成分，研究发现乙酸苄酯合成通路关键酶多数是通过全基因组复制和串联复制事件产生的，尤其是乙酸苄酯合酶BEAT基因。通过蜡梅花发育不同阶段转录组和乙酸苄酯挥发物释放量关联分析鉴定到了乙酸苄酯合成的4个候选基因。最后用同样的方法鉴定到三个由串联复制产生的水杨酸甲酯合成酶SAMT候选基因。该研究通过绘制蜡梅染色体级别精细基因组图谱，综合利用基因组、转录组以及代谢组学数据，解读了蜡梅基因组的基本特征、以蜡梅为代表的木兰类植物物种进化位置、蜡梅全基因组多倍化事件以及樟目植物基因组进化历史，同时对蜡梅花香主成分合成代谢网络中关键基因进行了深入研究并系统解析了蜡梅花芽分化到开花的周年发育过程，为被子植物演化、蜡梅花香生物合成及开花提供了新见解。该文章于年8月10日被发表在GenomeBiology：”Thechromosome-levelwintersweet(Chimonanthuspraecox)genomeprovidesinsightsintofloralscentbiosynthesisandfloweringinwinter”。预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
