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中国科学院西北高原生物研究所 |
黑果枸杞基因组研究揭示果实颜色分化机制 |
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本报讯(记者叶满山)青藏高原特有的黑果枸杞,因果实富含抗氧化活性极强的花青素,成为高原特色药用植物中的“明星”。但野生黑果、白果、紫果等果色类型的遗传关系及分化机制,仍困扰着学界。近日,中国科学院西北高原生物研究所团队组装了黑果枸杞高质量基因组,揭示了果实颜色分化的分子机制,为枸杞新品种培育提供了关键理论支撑。相关论文发表于《园艺植物杂志》。
研究团队成功组装出2.37Gb黑果枸杞染色体级参考基因组,其中两条染色体达到端粒到端粒水平,基因组连续性和功能注释显著优于已发表的同属物种。这一“基因组地图”为后续变异挖掘提供了精准的参考框架。
通过全基因组重测序与系统发育分析,研究证实白果枸杞和紫果枸杞与黑果枸杞聚为一支,支持其亚种分类地位。研究人员进一步比较基因组学发现,花青素合成通路的关键调控因子——bHLH转录因子AN1启动子区存在229-bp的缺失突变,白果为纯合缺失,紫果为杂合缺失,而黑果枸杞则保留完整序列。
功能验证揭示,AN1虽无法单独诱导花青素合成,但能显著增强另一转录因子AN2的调控效果。转录组数据显示,AN1在黑果枸杞发育后期表达量激增约99倍,而白果中几乎不表达;AN2虽在白果中强烈上调,但因AN1缺失导致花青素合成通路整体受阻。此外,杂交群体分离比(黑:紫:白=1:2:1)符合单基因孟德尔遗传模式,进一步证实该缺失是果实颜色分化的核心变异。
该研究为培育高花青素含量、多果色类型的枸杞新品种提供了理论支撑。研究人员表示,未来可通过基因编辑技术精准调控AN1基因,开发兼具药用价值和观赏性的枸杞新品。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1016/j.hpj.2025.06.003
《中国科学报》 (2025-09-24 第4版 综合)