我國繪制出世界首個一串紅基因組圖譜

全基因組測序及功能注釋是基因組編輯開展種質創新的基石，對推動基礎研究和產業發展至關重要。21日，北京市園林科學研究院對外稱，由該研究院和北京林業大學合作共同完成了一串紅高質量的基因組圖譜繪制項目工作，這使我國成為世界上首個繪制出一串紅基因組圖譜國家。

唇形科是開花植物中的第六大科，包括約236個屬，6900-7200個種類。而一串紅則隸屬唇形科鼠尾草屬，其花色艷麗、適應性強、易栽培養護，廣泛地應用于地栽和盆花用材、花青素來源，以及花壇、花境、花海、大地景觀的營造，是一類極具經濟價值的觀賞植物。

自上世紀80年代開始，北京市園林科學研究院針對一串紅開展了多方面的系統研究，在種質資源收集、栽培、良種選育方面取得了一定的成果。截止目前，已收集了100多個品種及育種材料、建立了保種、快繁、種苗管理技術體系、選育，并獲批了包括極耐熱的‘奧運圣火’、花色艷麗的‘京妍’、葉色亮綠的‘奇跡’等10余個北京市良種。這些良種被推廣到國內多個地區，受到廣大花農和行業專家的一致好評。

然而，一串紅從上世紀80-90年代的草花中的一枝獨秀到當前的主流草花之一的衰落，主要原因之一是資源創新能力不足，因此，一串紅種質創新亟需得以突破。在株型葉型調控、花期多樣化、花色豐富度、適應多樣性等方面，傳統雜交育種難以滿足種質創新需求，亟待借助新的基因組編輯技術進行更為靈活、精準的育種。

該項目課題經過30多年的資源積累，于2016年開始科研，采用北京市良種、極耐熱的一串紅“奧運圣火”，選取2個單株進行了測序，獲得了808M的一串紅高質量全基因組序列。

與薄荷和丹參基因組相比，本次研究中獲得的一串紅基因組質量遠高于其他2類唇形科植物；進化分析表明一串紅和同屬的傳統藥用植物丹參的分化出現于約2821萬年前。

“高質量基因組組裝及注釋將為一串紅株型、開花、生長發育等調控機制的解析和新品種創制奠定良好的基礎。同時，為利用精油鼠尾草和一串紅雜交或利用CRISPR-cas9等基因編輯技術，培育多用途一串紅提供重要的理論參考。”該項目課題組相關負責人、北京市園林科學研究院高級工程師辛海波博士介紹說，一串紅基因組破譯將開啟一串紅育種新時代，逐步實現經驗育種到精準育種的過渡。除了精準調控花期、縮短生長周期、降低成本外，還可以使花色更豐富，抗逆性強，甚至改變葉片，使其肥厚、光亮，有效隔離病原物。

辛海波透露，目前，科研團隊正在利用一串紅現有資源及其基因組信息，培育抗性優良的多種花色一串紅新品種，在基因組水平揭示一串紅花被中花青素積累的分子調控機制；同時，開展一串紅和精油鼠尾草基因組的差異分析，揭示鼠尾草精油合成的調控機制，以期為培育多用途一串紅提供理論依據?，F已成功培育出花被鮭紅、玫紅、酒紅、淡紫、晨光漸變等一串紅新品種。

此外，一串紅基因組學研究對唇形科芳香和藥用成分形成機制和深入開發工作也有重要的參考價值。

北京林業大學林木分子設計育種高精尖創新中心副教授毛建豐稱，一串紅高質量基因組繪制是世界花卉基因組研究領域新突破，尤其是對于觀賞植物草花而言，這是目前唯一的基因組譜，是一串紅種質創新的基石，它不僅于觀賞，未來還能用于花青素及其他生物活性物質的提取。

據了解，該項目科研成果于6月19日在《大數據科學》（《Gigascience》）上在線刊登。發表題目為“重要觀賞植物一串紅高質量參考基因組組裝。”