武汉学者首次公布美洲黄莲基因组,发现调控花色的关键“钥匙”

长江日报大武汉客户端4月10日讯(记者杨晓雨 通讯员江珊)近日,中科院武汉植物园和福建农林大学的学者首次联合公布了美洲黄莲的完整基因组,并于1日发表在《The Plant Journal》杂志上,向全世界学者共享。

美洲黄莲和亚洲莲是目前现存的莲属植物里仅有的两个种。美洲黄莲与亚洲莲在形态和地理分布上存在差异,前者花色为黄色,主要分布在北美洲等地区;后者花色为红、粉色系,主要分布中国、印度等亚洲国家。

美洲黄莲。 杨美 摄

论文的通讯作者、中科院武汉植物园研究员杨美告诉记者,在此次研究中,他们发现了一个调控莲花色的关键基因。类胡萝卜素和花青素是控制美洲黄莲和亚洲莲花瓣颜色的主要色素,他们通过对莲内与类胡萝卜素和花青素生物合成相关的基因进行分析,发现基因NnMYB5和花青素的积累相关,且该基因在美洲黄莲与亚洲莲中存在结构变异,实验证明该基因过表达可诱导花青素的积累。

“心皮发热是莲的一个十分独特有趣的现象,此次我们也首次解析了这一生物现象的运行机制。”杨美介绍,进入6月后,如果摸摸初开放的莲花心皮——莲蓬的表面,可以发现是有温度的。这种产热可以让莲花的雌蕊早于雄蕊成熟,避免自交。“我们发现,莲叶片中的蔗糖代谢是心皮产热的主要能量来源,替代氧化酶(AOX)、解偶联蛋白(UCPs)也参与了莲心皮的产热效应。”

此外,他们还根据物种进化树分析出美洲黄莲与亚洲莲的分化时间大约在1386万年以前。

据介绍,2013年,中科院武汉植物园联合美国、澳大利亚科学家完成了亚洲莲基因组的测序和分析。此次对美洲莲完整基因组的成功组装,表明古老水生植物莲科莲属仅存的两个种的基因组已全部被解析。

“这次的研究为探究莲两个物种间的遗传分化、变异,和花色研究等,都提供了高质量的参考基因组。”杨美说。

【编辑:舒筱】

(作者:杨晓雨)

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