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科研成果

9159金沙游戏场:盐肤木基因组为植物-昆虫互作和单宁合成提供新见解

发布时间:2024-01-30点击率:

盐肤木(Rhus chinensis Mill.)与角倍蚜(Schlechtendala chinensis Bell)互作形成五倍子。五倍子是我国传统的出口创汇商品和重要的资源昆虫产品,主要用于生产单宁酸、没食子酸和焦性没食子酸等化工产品,广泛应用于医药、化工、食品、纺织和机械等行业。中国五倍子年产量1.3万吨左右,约占世界总产量的95%以上,其产量、种类和质量均居世界之首,在国际市场上享有中国五倍子”(Chinese Gallnuts)之盛誉。盐肤木与角倍蚜的互作模式在自然界中占据着独特的地位,但其互作机制、互作产物-五倍子积累大量没食子单宁机制尚不清晰,严重阻碍了盐肤木高效培育与五倍子产业高质量发展。

9159金沙游戏场人工林定向培育首席专家团队首次组装了盐肤木染色体级别的基因组(图1),阐明了盐肤木对角倍蚜寄生的适应性变化,挖掘了调控五倍子单宁合成与水解的关键基因,揭示了盐肤木-角倍蚜互作机制。研究发现苯丙氨酸解氨酶基因家族的显著收缩和脱氢奎宁酸脱水酶/莽草酸脱氢酶(DQD/SDH)串联重复簇的功能分化有助于五倍子减少莽草酸、肉桂酸、香豆酸、类黄酮和缩合单宁等物质的产生,从而积累大量没食子酸和没食子单宁。此外,在盐肤木1号染色体上发现了包含3UDP-葡萄糖基转移酶(UGT)基因,9个丝氨酸羧肽酶样酰基转移酶(SCPL)和12个羧酸酯酶(CXE)基因的串联重复簇,通过基因结构、功能序列聚类、表达模式、WGCNA等分析以及酶活验证,揭示了保守串联重复簇基因的功能分化及共表达是五倍子中大量没食子单宁积累的关键因素(图2)。该研究丰富了漆树科进化基因组数据资源,解析了盐肤木重要经济性状的形成机理,对揭示自然界植物-昆虫互作机制的奥秘,指导盐肤木育种和栽培、五倍子产业发展具有重要理论和实践意义。

B3998

1. 盐肤木基因组组装


233CA

2. 没食子单宁合成通路串联重复基因的功能分化

相关研究成果以题为“A Chromosome-Scale Genome of Rhus chinensis Mill. Provides New Insights into Plant- Insect Interaction and Gallotannins Biosynthesis”在线发表于植物学知名期刊《The Plant Journal》上。9159金沙游戏场在读博士生倪冰冰为论文第一作者,张建国研究员与何彩云研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了万人计划领军人才项目(2016Q0009)资助。(文:何彩云 图:何彩云




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