近日，成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院/現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)學(xué)院、西南特色中藥資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室裴瑾教授和陳江副教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國中醫(yī)科學(xué)院、云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等單位在紅花基因組及重要性狀的遺傳分析上取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Whole genome and genome-wide association study improve key agricultural traits of safflower for industrial and medicinal use”為題發(fā)表于《Horticulture Research》（中科院一區(qū)，top期刊）。此研究對(duì)四川地方品種“川紅花1號(hào)”進(jìn)行了全基因組測(cè)序和全基因組關(guān)聯(lián)分析，助力紅花重要性狀分子解析。實(shí)驗(yàn)室陳江、中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所郭帥、云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所胡學(xué)禮為論文共同第一作者，實(shí)驗(yàn)室陳江、裴瑾和中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所徐江為論文共同通訊作者，西南特色中藥資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位。該論文得到了成都中醫(yī)藥大學(xué)首席教授陳士林院士的指導(dǎo)。

菊科植物紅花（Carthamus tinctorius L.）具有多種用途，其干燥管狀花可入藥，也廣泛用于制作染料、化妝品和食品添加劑。紅花種子富含亞油酸（LA），被作為優(yōu)質(zhì)食用油來源。在我國，紅花被用作為活血化瘀的常用中藥?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，紅花中醌式查爾酮類成分，特別是羥基紅花黃色素A（HSYA）為其主要活性成分。紅花在各地有不同的品種（系），表型上也表現(xiàn)出明顯差異，然而目前對(duì)紅花的遺傳分析有限，尤其對(duì)其重要性狀的遺傳解析，比如含油量、脂肪酸成分（亞油酸）及藥效成分（羥基紅花黃色素A）還很欠缺。

研究采用整合Illumina，Oxford Nanopore和Hi-C的測(cè)序方法，對(duì)“川紅花1號(hào)”基因組進(jìn)行了測(cè)序，得到了約111.45 Gb數(shù)據(jù)，組裝得到1.17 Gb的紅花基因組。將紅花基因組與其他11種已測(cè)序植物的基因組進(jìn)行了比較。采用代謝組和轉(zhuǎn)錄組整合組學(xué)對(duì)脂肪酸成分（特別是亞油酸LA）及黃酮類成分（特別是羥基紅花黃色素HSYA）兩個(gè)重要品質(zhì)性狀進(jìn)行了分析。使用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UHPLC-MS/MS）技術(shù)檢測(cè)了紅花種子的四個(gè)不同階段（SS1、SS2、SS3和SS4）的脂質(zhì)代謝產(chǎn)物。采用廣泛靶向代謝組學(xué)方法檢測(cè)了花中黃酮類代謝產(chǎn)物，并對(duì)不同發(fā)育階段的花、種子及不同組織部位樣品進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。對(duì)LA和HSYA生物合成中關(guān)鍵基因家族進(jìn)行了基因組分析。對(duì)220個(gè)紅花品系進(jìn)行了重測(cè)序，篩選了紅花重要農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因位點(diǎn)的SNP，獲得了高質(zhì)量的SNP。使用高質(zhì)量的SNP對(duì)8個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了GWAS分析。研究對(duì)通過整合組學(xué)分析篩選得到的候選糖基轉(zhuǎn)移酶基因進(jìn)行了功能驗(yàn)證。

該研究成果得到了國家自然科學(xué)基金（82274039、U19A2010）、四川省科技廳重大科技計(jì)劃（2021YFYZ0012-5、2020YFN0152）、四川省中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)（2020ZYD058）、國家中醫(yī)藥管理局創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與人才培養(yǎng)計(jì)劃（ZYYCXTD-D-202209）和“杏林學(xué)者”學(xué)科人才科研提升計(jì)劃（QJRC2021011）等項(xiàng)目的支持。

圖 紅花基因組拼接情況

 全文鏈接： https://doi.org/10.1093/hr/uhad197

供稿：藥學(xué)院/現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)學(xué)院、西南特色中藥資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室裴瑾、陳江課題組