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Plant Biotechnology Journal:多组学分析揭示控制康乃馨观赏性状的关键通路

已有 2466 次阅读 2022-3-8 23:35 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Integrated multi-omic data and analyses reveal the pathways underlying key ornamental traits in carnation flowers

第一作者Xiaoni Zhang

第一单位华中农业大学

通讯作者Xiaopeng Fu


 Abstarct 


背景回顾Carnation (Dianthus caryophyllus) is one of the most popular ornamental flowers in the world. 


康乃馨(Dianthus caryophyllus)是全球最受喜爱的观赏花卉之一。


提出问题Although numerous studies on carnations exist, the underlying mechanisms of flower colorfragrance, and the formation of double flowers remain unknown. 


尽管对于康乃馨的研究已经很多,但是其花色、花香以及双花的潜在分子机制仍不清楚。


主要研究Here, we employed an integrated multi-omics approach to elucidate the genetic and biochemical pathways underlying the most important ornamental features of carnation flowers. 


本文中,作者通过多组学的方法阐释了控制康乃馨花重要观赏性状的遗传和生化途径。


结果1-康乃馨基因组First, we assembled a high-quality chromosome-scale genome (636 Mb with contig N50 as 14.67 Mb) of Dcaryophyllus, the ‘Scarlet Queen’. 


首先,作者组装了康乃馨“猩红女王”品种的高质量染色体级别的基因组,contig N50长14.67 Mb,基因组大小636 Mb。


结果2-代谢组鉴定花色素与花香挥发性化学物质的时空模式Next, a series of metabolomic datasets was generated with a variety of instrumentation types from different parts of the flower at multiple stages of development to assess spatial and temporal differences in the accumulation of pigment and volatile compounds. 


接着,通过对康乃馨花不同组织、不同发育时期的一系列的代谢组数据,评估了康乃馨花色素和挥发性化合物积累的时空特异性。


结果3-结合转录组鉴定控制花色和花香的关键基因Finally, transcriptomic data were generated to link genomic, biochemical, and morphological patterns to propose a set of pathways by which ornamental traits such as petal coloration, double flowers, and fragrance production are formed. Among them, the transcription factors bHLHsMYBs, and a WRKY44 homolog are proposed to be important in controlling petal color patterning and genes such as coniferyl alcohol acetyltransferase and eugenol synthase are involved in the synthesis of eugenol.


最后,作者通过关联转录组数据与基因组、生化、形态数据,鉴定了一系列与康乃馨花瓣着色、双花、花香等关键观赏性状相关的通路。其中,bHLHsMYBs和一个WRKY44同源基因被认为在控制康乃馨花瓣着色模式方面发挥重要作用;另外,松柏醇乙酰转移酶基因和丁香酚合酶基因参与了丁香酚的合成。


结论The integrated dataset of genomics, transcriptomics, and metabolomics presented herein provides an important foundation for understanding the underlying pathways of flower development and coloration, which in turn can be used for selective breeding and gene editing for the development of novel carnation cultivars.


本文所报道的基因组、转录组和代谢组数据为进一步理解控制康乃馨花发育和着色的分子机制提供了基础,将有助于将来利用选择育种和基因编辑来开发新的康乃馨品种。


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** 傅小鹏 **


个人简介

2008年,华中农业大学,博士;

2013-2016年,法国里昂高等师范学院,博后。


研究方向

1)种质资源挖掘与利用:野生石竹属、蔷薇属资源的收集评价,优良材料的筛选鉴定及新品种选育;

2)种质创新与遗传改良:创建杂交群体,通过遗传连锁图谱等进行重要观赏性状的定位及标记的开发;

3)重要观赏性状(花型等)形成机理与调控机制:利用花型等突变体等探究花型性状形成机理。


doi: https://doi.org/10.1111/pbi.13801


Journal: Plant Biotechnology Journal

Published date: March 05, 2022



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