重大突破:中國熱科院發布胡椒染色體級別精細基因組

重大突破:中國熱科院發布胡椒染色體級別精細基因組

揭秘其“辣”味機制

近日,中國熱科院香飲所聯合華中農業大學、馬來西亞科學院等7家單位,繪制了我國胡椒栽培種“熱引1號”染色體級別精細基因組圖譜(木蘭亞綱胡椒目首次報道基因組組裝的物種),綜合解讀了胡椒的基因組特征,物種進化位置,并對胡椒堿合成代謝網絡和關鍵基因及其基因家族進行深入研究,研究結果為被子植物演化及胡椒堿生物合成提供了新的見解。相關研究成果在線發表在國際著名雜志《Nature》子刊Nature Communications(IF=11.878)上。

胡椒(Piper nigrum,2n = 52)是木蘭亞綱(Magnoliids)胡椒目(Piperales)胡椒科(Piperaceae)胡椒屬(Piper)的熱帶木質藤本植物。胡椒素有“香料之王”、“黑色黃金”的美譽,在人類歷史文明進程中占有獨特地位。在中世紀的歐洲,胡椒是社會地位和財富的象征,價比金銀,可作為貨幣流通,胡椒貿易路線的拓展促成了新航路開辟、地理大發現等重要歷史事件。當前,胡椒廣泛種植于熱帶、亞熱帶30多個國家和地區,已成為服務國家“一帶一路”倡議的重要媒介作物。

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胡椒基因組信息

研究團隊結合PacBio三代測序、10X Genomics、基于直接標記和染色(DLS)的BioNano單分子光學圖譜和Hi-C染色體交互捕獲四種測序技術,實現了胡椒染色體級別的組裝。基于21個典型物種的比較基因組和系統發育分析,確定了胡椒及其所在木蘭亞綱的系統發育位置,即木蘭亞綱與整個單子葉-雙子葉互為姐妹關系,胡椒目與木蘭目-樟目互為姐妹關系,且大約在175-187 MYA(95% HPD)發生分歧。同時,進一步通過基因家族擴增、比較轉錄組和序列進化分析,揭示了胡椒最主要的功能物質胡椒堿生物合成的特異性,初步闡述胡椒堿生物合成分子機理。

該研究主要得到了中央級公益性科研院所基本科研業務費和農業農村部物種資源保護等項目的支持。研究論文題為“The chromosome-scale reference genome of black pepper provides insight into piperine biosynthesis”, 中國熱科院香飲所胡麗松副研究員、華中農業大學許忠平博士為論文的共同第一作者。中國熱科院香飲所郝朝運研究員、華中農業大學金雙俠教授為論文的共同通訊作者。

論文在線網址為:https://www.nature.com/articles/s41467-019-12607-6

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