近日，成都中醫(yī)藥大學藥學院/現(xiàn)代中藥產業(yè)學院、西南特色中藥資源國家重點實驗室裴瑾教授和陳江副教授團隊聯(lián)合中國中醫(yī)科學院、云南省農業(yè)科學院等單位在紅花基因組及重要性狀的遺傳分析上取得進展，相關成果以“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）。此研究對四川地方品種“川紅花1號”進行了全基因組測序和全基因組關聯(lián)分析，助力紅花重要性狀分子解析。實驗室陳江、中國中醫(yī)科學院中藥研究所郭帥、云南省農業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所胡學禮為論文共同第一作者，實驗室陳江、裴瑾和中國中醫(yī)科學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實驗室為第一單位。該論文得到了成都中醫(yī)藥大學首席教授陳士林院士的指導。

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，然而目前對紅花的遺傳分析有限，尤其對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的測序方法，對“川紅花1號”基因組進行了測序，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種已測序植物的基因組進行了比較。采用代謝組和轉錄組整合組學對脂肪酸成分（特別是亞油酸LA）及黃酮類成分（特別是羥基紅花黃色素HSYA）兩個重要品質性狀進行了分析。使用超高效液相色譜-串聯(lián)質譜（UHPLC-MS/MS）技術檢測了紅花種子的四個不同階段（SS1、SS2、SS3和SS4）的脂質代謝產物。采用廣泛靶向代謝組學方法檢測了花中黃酮類代謝產物，并對不同發(fā)育階段的花、種子及不同組織部位樣品進行了轉錄組測序。對LA和HSYA生物合成中關鍵基因家族進行了基因組分析。對220個紅花品系進行了重測序，篩選了紅花重要農藝性狀相關的基因位點的SNP，獲得了高質量的SNP。使用高質量的SNP對8個農藝性狀進行了GWAS分析。研究對通過整合組學分析篩選得到的候選糖基轉移酶基因進行了功能驗證。

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

圖 紅花基因組拼接情況

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

供稿：藥學院/現(xiàn)代中藥產業(yè)學院、西南特色中藥資源國家重點實驗室裴瑾、陳江課題組