首次組裝康乃馨染色體級別基因組 為培育康乃馨新品種奠定基礎

康乃馨(Dianthus caryophyllus)是石竹科石竹屬多年生植物。因其花色絢麗，花型獨特，香氣馥郁，深受世界各地人民的喜愛，被稱作世界“四大切花”之一，具有極高的觀賞價值和經濟價值。

3月5日，華中農業大學園藝林學學院教授傅小鵬研究團隊，聯合中國農業科學院農業基因組研究所(以下簡稱基因組所)研究員武志強研究團隊，在國際期刊《植物生物技術雜志》(Plant Biotechnology Journal)上發表了研究論文。該研究首次組裝了康乃馨染色體級別的基因組，并系統研究了康乃馨基因組的進化，對康乃馨的花色、花型和花香等重要觀賞性狀的分子機理進行解析，鑒定了參與這些性狀形成的關鍵基因。該研究為定向改良康乃馨的觀賞性狀、培育康乃馨新品種奠定了基礎。

研究團隊利用第三代ONT、二代Illumina和HIC技術，對康乃馨栽培品種“斯嘉麗”( D. caryophyllus, cultivar ‘Scarlet Queen’)進行了全基因組測序和組裝。康乃馨(2n=30)的基因全長為636.30 Mb，重復序列占70.62%，共注釋到43925個基因，Contig N50 和Scaffold N50分別為14.67 Mb和38.55M。

研究發現康乃馨與藜科在約6400萬年前發生了分化，并經歷了一次近期的全基因組加倍事件，這次加倍事件促進了康乃馨特殊香氣丁香酚合成相關的基因的擴張。

基于該基因組，研究團隊對康乃馨紅邊花瓣進行代謝組分析，發現天竺葵素的積累促使花瓣紅邊的成色，葉黃素和多個類黃酮物質的共同積累，促使花瓣基部成黃色;結合轉錄組分析，篩選到MYBs, bHLHs 和WRKY44等基因，它們共同調控康乃馨復色的形成。

同時，對香石竹丁香酚在不同時期花瓣的積累過程進行解析，發現EGS基因存在外顯子上的結構變異，其提前終止可能是康乃馨丁香酚丟失的原因。

另外，研究發現康乃馨匯總A、C類基因的異位表達可能是影響重瓣型康乃馨形成的重要因素。

該研究為開展康乃馨重要觀賞性狀的調控和遺傳改良提供了寶貴的數據信息和堅實的理論基礎，對推動康乃馨分子育種育種具有里程碑式的意義。

該研究得到了國家自然基金、國家青年科學基金、深圳市科創委以及基因組所啟動基金等的支持。(作者：李晨)

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