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    高質量柑橘砧木枳基因組發布

    放大字體  縮小字體 發布日期:2021-04-12  來源:科學網  瀏覽次數:36
    核心提示:橘生淮南則為橘,橘生淮北則為枳,實際上是由于以枳作為砧木的柑橘嫁接苗在移植到氣候寒冷的淮北地區后,不耐寒的柑橘接穗被凍死
     “橘生淮南則為橘,橘生淮北則為枳”,實際上是由于以枳作為砧木的柑橘嫁接苗在移植到氣候寒冷的淮北地區后,不耐寒的柑橘接穗被凍死,而耐寒的枳砧能再次萌發出新的枝梢。枳是蕓香科枳屬小喬木,因其具有抗寒、抗旱以及與大多數栽培柑橘品種嫁接親和性好等特征,在柑橘產業中作為重要的砧木而被廣泛應用。然而,枳砧和接穗之間相互作用的分子機理尚不明確。

    近日,Horticulture Research 在線發表了華中農業大學園藝林學學院教授徐強課題組的研究論文。

    本研究結合 PacBio 測序與遺傳圖譜,組裝了高質量的枳基因組,通過枳與栽培柑橘之間的比較基因組學分析以及轉錄組比較,發現了枳特有的與抗寒相關的基因,解釋了枳相對于栽培柑橘具有更強的抗寒性的原因。

    為了研究枳作砧木對接穗的影響,作者利用枳(Pt 表示)作砧木嫁接甜橙(SWO 表示)接穗的組合 (SWO/Pt),同時使用甜橙本砧嫁接 (SWO/SWO) 作為對照,通過重亞硫酸鹽測序分析了接穗全基因組單堿基 DNA 甲基化圖譜。結果表明,與 SWO/SWO 相比,SWO/Pt 中接穗的 DNA 甲基化水平明顯降低。DNA 甲基化差異基因 KEGG 富集分析發現,其主要富集在類黃酮代謝、植物 - 病原菌互作等通路。基因表達分析發現植物 - 病原菌互作相關的基因在 SWO/Pt 中上調表達。這些結果表明枳作砧木導致的接穗去甲基化可能激活了接穗抗性基因的表達,使其具有更強的適應性。

    作者進一步發現枳做砧木的組合,接穗 24-nt 的小 RNA 的豐度發生了顯著下降,而接穗中與 24-nt sRNA 合成相關的酶則沒有顯著變化,這可能是因為枳作為砧木時,24nt-sRNA 從根到向莖的運輸受到了阻礙,而本砧嫁接時這種運輸則沒有受到阻礙。為了驗證這個猜測,作者在兩組嫁接組合的嫁接口下方進行了環割實驗,發現在環割后,SWO/SWO 接穗 24-nt sRNA 的豐度顯著降低,而 SWO/Pt 接穗 24-nt sRNA 的豐度沒有顯著變化。由以上結果可推測,枳作為砧木時,由根到莖的 24-nt sRNA 運輸受到阻礙,導致接穗中 24-nt sRNA 的豐度降低,從而降低了由 24-nt sRNA 介導的 DNA 甲基化。DNA 甲基化的降低激活了抗性基因的表達,增強了接穗的適應性。

    綜上所述,本研究組裝了高質量的柑橘砧木基因組,為今后砧木遺傳改良研究提供了重要的基礎。通過對不同嫁接組合的多組學分析揭示了嫁接傳遞的 DNA 甲基化修飾可能是砧木和接穗互相影響的一種機制。

    華中農業大學園藝林學學院博士生黃躍和博士后徐遠濤為該論文的共同第一作者,徐強為論文的通訊作者。

     
     
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