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科研进展
芍药基因研究取得重要进展
日期:2020-11-06|来源:农业生物技术研究中心|浏览量:878次

2020年10月21日世界知名期刊Frontiers in Genetics(遗传学前沿)发表了北京市农林科学院生物中心张晓东研究员团队与中国农业大学苏震教授团队共同完成的研究论文“HpeNet: Co-expression Network Database for De Novo Transcriptome Assembly of Paeonia lactiflora Pall.”(doi: 10.3389/fgene.2020.570138,SCI IF=3.258)。研究以芍药传统品种(杭白芍)、野生药用品种(内蒙赤芍)和北京市农林科学院培育的高产籽量与高含油量新品种(芍油17C,国家新品种权号20191002052)为材料,选取了9种不同组织(叶片、须根、花瓣、雄蕊、子房、柱头、果荚、种皮、种仁)和4个不同发育阶段(开花后7、14、21和28天)的种子进行转录组分析。通过基因de novo拼接、和Unigene功能注释(GO、KOG、KEGG等),结合不同品种间与组织器官间的差异表达分析、基因共表达网络分析等多种方法,最终建立了首个芍药转录组基因共表达数据库HpeNet(http://bioinformatics.cau.edu.cn/HpeNet/)。该数据库涵盖不同芍药品种与器官的转录组数据、功能基因信息和共表达网络等等。

芍药(Paeonia lactiflora Pall.)与牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.),为芍药属多年生草本(芍药)、木本(牡丹)花卉,为国内外著名的传统观赏花卉。芍药有花中丞相和花仙子的美称,也是我国种植上千年的传统中药材(赤芍、白芍)。传统芍药分为野生药用型、栽培药用型、栽培观赏型等。油用型芍药(oilseed)是区别于传统观赏型、药用型芍药的新类型,以种子结实率高、籽粒大、产籽量高为主要特征。

       通过转录组测序分析,获得基因水平的差异调控与共表达网络关键数据,该项研究的成果将有助于揭示芍药花花色、花香的形成与演化;芍药根中药有效成分花青素(芍药色素)与芍药苷的积累;芍药种子中多不饱和脂肪酸(PUFAs)与α亚麻酸(linolenic acid,ALA,18:3)的形成与积累等等方面的分子机理,并最终为油、花、药兼用型芍药重要农艺、园艺性状的改良与分子育种奠定坚实基础。

芍油17C Unigene的功能注释分析.jpg

图1: 芍油17C Unigene的功能注释分析

不同器官中FAD2基因的共表达网络状态.jpg图2:不同器官中FAD2基因的共表达网络状态