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黑果枸杞基因組研究揭秘果實(shí)顏色分化機(jī)制
作者：葉滿山  來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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青藏高原特有的黑果枸杞，因其果實(shí)富含抗氧化活性極強(qiáng)的花青素，成為高原特色藥用植物中的“明星”。然而，野生群體中存在的黑果、白果、紫果等果色類型的遺傳關(guān)系及分化機(jī)制，長(zhǎng)期困擾著學(xué)界。
近日，中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所團(tuán)隊(duì)發(fā)表了重要成果，組裝了黑果枸杞高質(zhì)量基因組，揭示了果實(shí)顏色分化的分子機(jī)制，為枸杞新品種培育提供了關(guān)鍵理論支撐。相關(guān)論文發(fā)表于《園藝植物雜志》。
研究團(tuán)隊(duì)基于PacBio HiFi測(cè)序與Hi-C技術(shù)，成功組裝出2.37 Gb的黑果枸杞染色體級(jí)參考基因組，其中兩條染色體達(dá)到端粒到端粒（T2T）水平，基因組連續(xù)性和功能注釋顯著優(yōu)于已發(fā)表的同屬物種。這一“基因組地圖”為后續(xù)變異挖掘提供了精準(zhǔn)的參考框架。  
“高質(zhì)量基因組是解析復(fù)雜性狀的基礎(chǔ)�！闭撐耐ㄓ嵶髡邉�寶龍研究員指出，“我們的組裝豐富了枸杞屬植物基因組的研究，也為研究青藏高原特有植物的適應(yīng)性進(jìn)化提供了新范式�！�
通過全基因組重測(cè)序與系統(tǒng)發(fā)育分析，研究證實(shí)白果枸杞和紫果枸杞與黑果枸杞聚為一支，支持其亞種分類地位。進(jìn)一步比較基因組學(xué)發(fā)現(xiàn)，花青素合成通路的關(guān)鍵調(diào)控因子——bHLH轉(zhuǎn)錄因子AN1啟動(dòng)子區(qū)存在229-bp的缺失突變：白果為純合缺失，紫果為雜合缺失，而黑果枸杞則保留完整序列。  
功能驗(yàn)證揭示，AN1雖無法單獨(dú)誘導(dǎo)花青素合成，但能顯著增強(qiáng)另一轉(zhuǎn)錄因子AN2的調(diào)控效果。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示，AN1在黑果枸杞發(fā)育后期（S5階段）表達(dá)量激增約99倍，而白果中幾乎不表達(dá)；AN2雖在白果中強(qiáng)烈上調(diào)，但因AN1缺失導(dǎo)致花青素合成通路整體受阻。  
“這一突變移除了AN1啟動(dòng)子區(qū)的3個(gè)保守MYB結(jié)合位點(diǎn)，使AN2無法結(jié)合啟動(dòng)子，最終導(dǎo)致白果無法積累花青素。”第一作者梁云龍博士解釋道。雜交群體分離比（黑:紫:白=1:2:1）符合單基因孟德爾遺傳模式，進(jìn)一步證實(shí)該缺失是果實(shí)顏色分化的核心變異。  
我國(guó)枸杞年產(chǎn)值超百億元，但品種單一、同質(zhì)化嚴(yán)重。本研究不僅豐富了植物花青素合成代謝的調(diào)控理論，更為培育高花青素含量、多果色類型的枸杞新品種提供理論支撐。
“未來可通過基因編輯技術(shù)精準(zhǔn)調(diào)控AN1基因，開發(fā)出兼具藥用價(jià)值和觀賞性的枸杞新品�！惫餐�通訊作者樊光輝教授表示。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.hpj.2025.06.003 
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