國際首例一串紅基因圖譜發布

日前，由北京市園林科學院和北京林業大學科研人員完成的《重要觀賞植物一串紅的高品質參考基因組組裝》論文，在牛津大學出版社的權威刊物《大數據科學》（Gigascience）在線發表。這是一串紅基因圖譜國際首發，對唇形科植物的研究、育種具有重要意義。

“這個基因圖譜就是一張地圖，沒有這張地圖之前，很多工作都是靠經驗摸索，有了這張地圖，就可以有目的、更明確地去做。”北京市園林科學院高級工程師、論文共同的第一作者辛海波博士這樣解釋一串紅基因圖譜的意義。例如，以前做一串紅的雜交育種靠實踐積累經驗，現在則可以通過基因圖譜找到花色、抗性、生長髮育等方面的控制基因，直接有目的地進行雜交，或利用基因編輯技術，“設計”出符合要求的植株特性。

“人類基因圖譜的公布，為精準醫療提供了可能，一串紅的基因圖譜也會為快速種質創新和基礎研究打開了一扇大門，而且就像一個人的基因圖譜可以全人類共用一樣，一串紅的基因圖譜對於整個唇形科適用。”北京林業大學林木分子設計育種高精尖創新中心副教授、本論文通訊作者毛建豐說。

唇形科是開花植物中的第六大科，包括約236個屬、6900個至7200個種類，其中許多種類含有豐富的芳香和藥用成分，得到廣泛關注。如芳香植物百裡香、羅勒、迷迭香，藥用植物丹參、黃芩、荊芥、藿香、紫蘇，兼具芳香和藥用的薄荷，兼具芳香和觀賞用途的薰衣草等。這次對一串紅700多萬個基因序列做了高品質排序，對於查看種間分化歷史、了解次生代謝通路解析等有重大作用，對唇形科芳香和藥用成分形成機制和深入開發工作也有重要的參考價值。

據了解，一串紅基因研究項目選擇國旗紅色‘奧運聖火’的2個單株進行了分子測序（PacBio Single-Molecule Real-Time，SMRT），獲得了808M的一串紅高品質全基因組序列。以contigs和scaffolds（2個基因組序列片段）長度分布為評價指標，一串紅和已報導的薄荷，以及2個丹參基因組進行了比較，結果表明，本次研究中獲得的一串紅基因組品質遠高於其他2類唇形科植物。毛建豐介紹說，本次能獲得高品質的基因圖譜，關鍵之一是選種，‘奧運聖火’是一個自交品種，它的兩套基因序列一致，提高了基因組合排列的準確性，而這其中園科院在一串紅領域30多年的研究經驗非常重要，‘奧運聖火’本身也是園科院的自育品種。

一串紅曾廣泛應用於花壇、景觀，但近年來應用有下滑趨勢，此次基因圖譜的公布，有助於一串紅的快速育種，或將打開一串紅應用的“第二春”。在其他唇形科花卉方面，利用一串紅的基因譜圖，除了研究花色和抗性相關基因，還可以發現藥用、精油等有效成分的合成調控機制，對培育多用途的唇形科新品種提供了新的可能。

本項目自2016年11月開始，今年6月19日論文正式在線上公布。北京市園林科學研究院教授級高工董愛香博士、高級工程師辛海波博士、高級工程師李子敬博士為論文的共同第一作者，北京市園林科學研究院副院長、綠化植物育種北京市重點實驗室主任、教授級高工叢日晨博士和北京林業大學林木分子設計育種高精尖創新中心副教授毛建豐為本論文的共同通訊作者。（圖片來源於網絡）

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