客观日本

Kazusa DNA研究所等破译Asparagus kiusianus基因组,着眼于茎枯病抗性

2022年03月10日 生物医药

也许能培育出抗病芦笋——日本Kazusa DNA研究所(Kazusa DNA Research Institute)、与香川县农业试验场和东北大学研究生院生命科学研究科共同破译了芦笋近缘野生种Asparagus kiusianus的基因组。Asparagus kiusianus可以与芦笋杂交,并对茎枯病拥有有效抗性。这个发现不但可促进用于培育具有抗茎枯病特性和抗逆性的芦笋种间杂交品种的DNA标志物的开发,还可以为种间杂交的成立机理等品种分化的进化研究做贡献。相关内容已经在线发布于DNA Research上。

title

海边沙滩上的野生Asparagus kiusianus(供图:东北大学)

食用芦笋是原产于地中海地区的多年生单子叶植物,种植一次可以收获10多年,市场价值较高,可小面积种植,适合不容易受天气影响的温室栽培。

食用芦笋有很多品种,但此前培育的品种是由非常少数本地品系发展而来的,缺乏遗传多样性。因此,近年来很多国家都推进了利用可与芦笋杂交的近缘野生种(天门冬科天门冬属的植物)进行育种的研究。已知日本有4种芦笋近缘种,其中最受关注的是Asparagus kiusianus。Asparagus kiusianus生长在山口县至九州北部的海边沙滩上,濒临灭绝(环境省红色名录濒危IB)。因生长在沙滩上,被认为具有抗盐性和抗旱性等抗逆性,不过最值得关注的特性是它的抗茎枯病。

芦笋茎枯病是由一种霉菌引起的疾病,一旦发病,就很难防治,因此具备抗茎枯病的品种开发备受期待。但食用芦笋没有具备抗茎枯病的品种。因此,香川县农业试验场和东北大学参与的农食项目和创新创造强化研究推进项目推进了采用Asparagus kiusianus的抗茎枯病品种培育。

另外,明确Asparagus kiusianus的基因组不仅有助于利用遗传资源,对保护濒危物种也非常重要。两个品种杂交意味着Asparagus kiusianus有可能受到食用芦笋基因组的基因污染。Asparagus kiusianus的基因组信息将成为基因组检查的有效工具,可作为限制在自生地附近种植食用芦笋和种间杂交种的依据。

芦笋类被认为在进化过程中真双子叶植物和单子叶植物分化后不久便从其他单子叶植物分化出来(比水稻更早),并且保持了早期的单子叶植物状态。因此,在通过基因组探索单子叶植物的早期进化方面也占有重要地位。另外,虽然Asparagus kiusianus和芦笋为雌雄异株,但芦笋野生种也有雌雄同株种,此次的基因组解析还有助于阐明雌性和雄性的获得历史及进化。

Asparagus kiusianus为雌雄异株,因此联合研究团队此次破译了雄株和雌株分别携带的16亿个碱基对的基因组,确定了约5万5000个基因。明确了雌雄株之间的基因组结构差异和不同的DNA序列。另外,还在Asparagus kiusianus的雄性谱系基因组上发现了芦笋的雄性特异性性别决定基因MSE1/AoMYB35/AspTDF1。

随着明确芦笋和Asparagus kiusianus的全基因组结构,通过进行比较,离了解抗茎枯病的分子机理更近了一步。

原文:《科学新闻》
翻译编辑:JST客观日本编辑部