近日，園林學院孫麗丹教授課題組在揭示‘美人’梅紫色性狀的基因組起源方面取得進展，相關研究成果以“Haplotype-resolved genome assembly provides new insights into the genomic origin of purple colour in Prunus mume”為題在Plant Biotechnology Journal雜志在線發表。
紫色是自然界中對植物進化具有重要意義的獨特顏色，由水溶性色素花青素決定，與類黃酮-花青素次生代謝途徑相關，且受MYB-bHLH-WDR（MBW）復合物的調節。在薔薇科植物中已發現MYB10基因是紫色性狀的關鍵調控因子，但從基因組進化方面揭示紫色性狀的形成起源研究較少。隨著高通量測序技術發展，植物復雜的基因組被測序和組裝，通過比較基因組學研究在基因組中能鑒定到可以影響植物表型變異的染色體倒位（INV），為解析復雜性狀的遺傳調控機理奠定重要理論基礎。梅花是薔薇科李屬木本觀賞花卉，因其早春形成踏雪尋梅的景觀和獨特花香，被廣泛地應用于園林中。‘美人’梅屬于美人品種群，是紫葉李與重瓣宮粉型梅花的雜交種，其莖、葉和果皆為紫色，適應性強，但‘美人’梅紫色性狀形成的遺傳調控機制還不清晰。
‘美人’梅基因組組裝和單倍型染色體構建
研究工作利用Pacbio、Hi-C等測序技術，完成了‘美人’梅單倍型基因組構建，通過比較基因組學在單倍型C（Haplotype C）亞基因組上鑒定到一個約1.8 Mb的倒位（INV）變異，利用群體遺傳學分析揭示INV與紫色性狀共分離，并在INV的遠端斷點發現了PmMYB10.5b轉錄因子。利用梅花毛狀根遺傳轉化、雙熒光素酶和EMSA等實驗驗證PmMYB10.5b通過與花青素合成等位基因啟動子結合，促進花青素積累，解析了‘美人’梅紫色性狀的基因組起源與分子調控機制，為觀賞木本植物彩色性狀的遺傳改良和分子育種工作提供重要的理論依據。
紫色葉形成的基因組起源與調控模式
園林學院博士研究生蒙娟和李子葳為論文的共同第一作者，孫麗丹教授為論文通訊作者，北京林業大學為第一完成單位。研究得到中央高校基本科研業務費專項資金資助（QNTD202306）、國家林草局林草科技青年拔尖人才項目（No.2020132608）和北京市高精尖學科項目“城鄉人居環境生態學科”的資助。
