长江日报大武汉客户端3月17日讯(记者 陈晓彤 通讯员 蒋朝常)作为世界“四大切花”之一,康乃馨颜色繁多、香味清雅,是最常见、最受欢迎的花卉之一。近日,华中农业大学联合中国农业科学院团队的一项最新研究成果,首次揭示康乃馨花色、花型、花香的“调控密码”,未来某一天,市场上或许会出现散发着玫瑰香味、如彩虹般绚丽的“定制”康乃馨。
首次绘出康乃馨染色体基因组
康乃馨基因组的组装
3月17日,团队负责人、园艺林学学院教授傅小鹏表示,华农团队研究石竹属植物20余年,与国内外合作者一起经过近5年的研究探索,首次组装出康乃馨染色体级别的基因组,并对康乃馨基因组的进化进行系统研究,锁定了参与调控康乃馨花色、花型和花香的关键基因。
“2014年,日本科学家完成了康乃馨基因组草图,我们此次将康乃馨染色体水平的基因组进行全披露,信息全面,覆盖度更高,为定向改良康乃馨的观赏性状、培育康乃馨新品种奠定了基础。”
据介绍,团队选取无色期,转色期和有色期等处于不同发育时期的康乃馨,对花瓣中的色素、香气、花瓣花型的主要成分以及含量变化进行基因检测,再通过基因组和转录组分析,找出了起到关键作用的基因。
“市场上常见的康乃馨有单头和多头之分,它们颜色众多,主要分为有单、复色和跳色等。我们选择最常见的,花瓣顶部是红色、底部呈黄色的康乃馨进行花瓣代谢分析,发现天竺葵素的积累促使花瓣红边的成色,叶黄素和多个类黄酮物质的共同积累促使花瓣基部成黄色。”
傅小鹏介绍,团队不仅筛选出了共同调控康乃馨复色形成的几个主要基因,还找到了康乃馨“香味不浓郁”的原因。
“康乃馨花色繁多,切花康乃馨却没有突出的香味,野生康乃馨香气会重一些。我们通过将切花康乃馨和野生康乃馨进行香气比较,明确了切花康乃馨的EGS基因存在外显子上的结构变异,这种变异可能就是导致众多康乃馨香型缺失的原因。”
未来或可定制康乃馨的颜色和香型
康乃馨的重瓣花
据介绍,花卉的基因组研究相对于大田作物和经济作物来讲要晚一些。2018年,有国外团队发表了对月季基因组的相关研究,对月季的原有花型、花香和花色等重要观赏性状进行了深入研究,并通过基因编辑使得月季重瓣花变成了单瓣花。而华农团队的研究,让未来定制康乃馨的花瓣和香气成为可能。
傅小鹏举例,在花色方面,可通过人为介导花瓣中花青素或其他物质的积累来调控花瓣颜色,通过定向育种,使得一些品种能够具有人们喜欢的香气等。此外,目前的康乃馨育种多数还是传统的杂交育种,这种育种的周期长。这项研究还为康乃馨分子育种,开发分子标记,缩短育种周期,提高育种方向性提供了理论指导。
“让康乃馨拥有其他花卉的香味,或调控出此前没有的颜色,都是有可能的。目前我们揭开了冰山的一角,希望以后能揭开更多的秘密。”
来源:长江日报2022年03月18日07版
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