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我院金飚教授课题组完成金花菜全基因组测序与解析
发布日期:2021-03-11 浏览次数: 字号:[ ]

近期,《Horticulture Research》在线发表了我院金飚教授课题组的最新研究论文“The genome of Medicago polymorpha provides insights into its edibility and nutritional values as a vegetable and forage legume”,该研究测序组装了高质量的金花菜全基因组,揭示了金花菜饲用和食用的遗传基础。

金花菜 (Medicago polymorpha) 为一年生苜蓿,又称南苜蓿、秧草、草头等,在世界各地广泛分布,在我国栽培历史悠久。金花菜具有较高的饲用和食用价值,其草质柔嫩、营养丰富,可作青饲、调制干草粉或青贮;金花菜也是南方传统的风味蔬菜,含有丰富的蛋白质、维生素和膳食纤维,营养价值很高。但一直以来由于基因组信息缺失,制约了金花菜优良性状基础研究以及分子育种开发。该研究通过PacBio、Illumina和Hi-C技术,组装了主栽品种‘淮扬金花菜’的高质量染色体版本的基因组,该基因组全长457.53 Mb (contig N50 = 11.02 Mb, scaffold N50 =57.72 Mb),共注释得到36,087个蛋白编码基因。比较基因组揭示了金花菜与豆科模式植物蒺藜苜蓿和“牧草之王”紫花苜蓿的染色体基因之间演化关系和物种分化时间。通过基因功能注释和基因家族鉴定,发现金花菜基因组中有65个木质素合成相关基因,数量显著低于豆科其他物种,且大部分木质素相关基因开花后期高表达,导致木质素含量在花后大量累积,解释了金花菜在开花前期可食用性高、可作为蔬菜食用的遗传基础。代谢组学结果进一步揭示了金花菜中含有丰富的次生代谢产物,包括多种黄酮类物质、酚酸、萜类、维生素、大豆皂苷、有机酸等,显示了金花菜很高的营养价值。此外,发现一些与蛋白质和氨基酸代谢相关基因发生了正向选择,这可能是金花菜粗蛋白含量很高(约20%)的分子基础。综上,本研究组装了高质量的金花菜基因组,揭示了金花菜木质素含量低、粗蛋白含量高、营养成分丰富的分子遗传基础。本研究将为金花菜、苜蓿属以及其他豆科物种农艺性状的改良提供重要遗传学资源。


1 图解概述金花菜可食性和营养价值


博士生崔佳雯、路兆庚和诺禾致源王天义为该论文的共同第一作者,金飚教授和动物科学与技术学院魏臻武教授为该论文的共同通讯作者。

全文链接:https://www.nature.com/articles/s41438-021-00483-5

(供稿:姜慧茹)









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