近日,園藝學院徐坤教授團隊在國際著名期刊Plant Journal發表了題為“A Genome Assembly of Ginger(Zingiber officinale Roscoe) Provides Insights into Genome Evolution and 6-gingerol Biosynthesis”的研究論文,陳子敬副教授、張玲高級農藝師、呂堯副教授、屈伸洋博士為該論文的第一作者,徐坤教授和曹逼力副教授為該論文的通訊作者。
生姜是我國重要的特色出口蔬菜,具特殊辛辣風味,其姜辣素含量高低是評價生姜品質的主要指標,而6-姜酚是姜辣素的主要活性成分。該研究采用Pacbio方法完成了‘萊蕪小姜’全基因組測序,解析了其單倍型基因組序列,初步揭示了姜辣素的生物合成通路,為后續生姜功能研究和分子設計育種奠定了重要理論基礎。采用分型組裝成2套基因組A和B, A套為1.44Gb,B套為1.53Gb。A套的BUSCO值為94.62%,B套的BUSCO值為96.9%。
Figure 1. Characteristics of the haplotype-resolved genome assembly of the cultivated ginger
對‘萊蕪小姜’四個發育期的根莖進行了轉錄組和代謝組聯合分析,發現了6-姜酚的合成通路,解析了“姜還是老的辣”的機理。
Figure 2. Insights into 6-gingerol biosynthesis.
通過進一步生化分析,發現萊蕪小姜的ZoMYB106基因和ZobHLH148基因互作,增強了6-姜酚合成關鍵酶ZoCCOMT1/2的活性,進而提高了姜辣素含量,從分子水平上揭示了萊蕪小姜辛辣芳香的機制。
Figure 3. ZoMYB106 and ZoBHLH148 promote the activities of key enzymes ZoCCOMT1/2,in 6-gingerol synthesis
該研究得到國家特色蔬菜產業技術體系,國家自然科學基金,山東省自然科學基金,山東省良種工程等項目的支持。
論文鏈接:http://doi.org/10.1111/tpj.16625