科學家破譯模式植物金魚草的基因組

　　金魚草（Antirrhinum majus L.）也稱龍頭花（snapdragon），車前科多年生草本植物，因花似金魚或龍頭而得名，是常見的盆栽、切花及庭院觀賞的園藝花卉，在古羅馬時代就已完成了馴化。在過去的三十年中，金魚草一直作為分子和發育遺傳學的模式作物，很多關鍵基因是在金魚草中被首次發現，包括MADS家族成員DEF、TCP家族成員CYC、控制花瓣表皮細胞形狀的MYB基因MIXTA、花色基因ROSEA、VENOSA以及控制自交不親和的SLFs（S-Loucs F-box）等。金魚草中內在活躍的轉座子促進了基因的分離和分析。但是，迄今為止，這些研究都是在缺少基因組序列條件下進行的，無法研究這些基因、轉座子和性狀的整體進化和遺傳結構。

　　近日，中國科學院遺傳與發育生物學研究所薛勇彪研究組聯合梁承志研究組、John Innes中心Enrico Coen研究組和華大基因等研究團隊，利用第二代Illumina基因組測序平臺和第三代PacBio單分子測序技術，結合遺傳圖譜輔助組裝策略，完成了對栽培金魚草（Antirrhinum majus cv. JI7）的全基因組序列測定。

　　該研究得到了金魚草（2n=2x=16）8條染色體的分子序列510Mb，覆蓋度為97.12%，注釋了37714個蛋白編碼基因，報告了一個近乎完整的金魚草基因組。通過對序列的比較分析顯示，車前科與茄科在大約六千二百萬年前從其最近的祖先處分開并在大約四千六百萬到四千九百萬年前發生了全基因組復制事件，該全基因組復制對金魚草中與花不對稱性相關的TCP基因家族進化具有重要貢獻。此外，該研究發現金魚草的假S位點（ψS-locus）在大約2Mb的序列上含有102個基因，其中包含37個SLF基因但缺失S-RNase，提示該花柱因子的丟失是栽培金魚草獲得自交親和性狀的主要原因，并發現栽培金魚草S-位點與野生金魚草S-位點之間具有高度的共線性。綜上，金魚草基因組的破譯將極大加速這個模式生物的基因組學和進化研究。

　　該研究結果于1月29日在線發表在Nature Plants雜志（DOI:10.1038/s41477-018-0349-9）。薛勇彪研究組李苗苗、張冬芬、張輝，梁承志研究組高強、馬斌，中科院北京基因組研究所駱迎峰和華大基因陳春海為論文的共同第一作者，薛勇彪、梁承志、Enrico Coen和華大基因尹燁為論文的共同通訊作者。該研究得到中科院戰略先導項目、國家科技部及國家自然科學基金委的經費支持。

圖：金魚草栽培品種JI7基因組及假S位點的特征