高校合作完成番荔枝全基因组测序揭示果实发育与风味形成的机制

番荔枝是番荔枝科番荔枝属（Annonaceae, Annona ）的落叶小乔木，外形酷似荔枝，故名“番荔枝”；果实由许多成熟的子房和花托合生而成，恰似佛头，故有佛头果、释迦果之称。番荔枝在揭示木兰的进化过程中起着至关重要的作用，同时番荔枝也是重要的水果资源。

近日，Ornamental Plant Research在线刊出了华南农业大学唐光大副教授团队与福建农林大学刘仲健教授研究团队合作完成的题为The Annona montana genome reveals the development and flavor formation in mountain soursop fruit的重要成果。该成果完成了番荔枝的全基因组测序，揭示了番荔枝的果实发育与风味形成的分子调控机制。

图1 番荔枝果实图

本研究进行了番荔枝染色体水平基因组组装。番荔枝与其他被子植物代表物种的比较基因组学分析表明木兰科植物是真双子叶植物的姐妹，而基于串联法（ASTRAL）的系统发育树与并联法的系统发育树木兰科系统发育位置不一致，这可能是由不完全谱系分类（Incomplete Lineage Sorting, ILS）引起的。全基因组复制（Whole genome Duplication, WGD）分析表明，番荔枝和鹅掌楸的共同祖先经历了一次WGD事件，而这次WGD事件发生在木兰目和樟目分化之后。

图2 番荔枝基因组系统发育进化

本研究基于基因家族及转录组分析揭示了番荔枝果实的发育与风味形成分子机制。在鉴定MADS-box基因家族的基础上，推断出番荔枝的形态调控、花期发生和果实发育的代谢通路。此外，研究还鉴定了番荔枝果实中与糖分积累相关的关键糖转运蛋白基因（SUT、SWEET和SFP等）和关键酶基因（SPS、SUS和FRK等）。基因功能分析表明，淀粉和细胞壁降解可能是导致番荔枝果实软化的主要原因。此外，芳香醇被认为是番荔枝果实中的主要挥发性芳香化合物。研究结果为番荔枝的果实发育、软化、香气和糖分积累以及番荔枝的起源和多样化研究提供了数据基础。

图3 番荔枝发育过程中糖分代谢积累相关基因表达

华南农业大学唐光大副教授为第一作者，华南农业大学柯建浩副教授、福建农林大学陈桂珍博士为共同第一作者，福建农林大学刘仲健教授为通讯作者。福建农林大学兰科植物保护与利用国家林草局重点实验室兰思仁教授、彭东辉教授、邹双全教授，博士研究生章迪杨黄捷刘定坤，华南农业大学王洁雨博士参与该项研究。该研究在广东省林业局项目（Grant No. YUE CAI NONG [2019] No. 51; No YUE CAI ZI HUAN [2020] No. 130）、国家自然基金面上项目（No. 31870199）和福建农林大学高峰学科建设项目（72202200205）的资助下完成。

作者介绍

刘仲健，福建农林大学闽江讲座教授、博士生导师，兰科植物保护与利用国家林草局重点实验室（福州）执行主任、首席科学家，中国植物学会兰花分会副理事长。主要从事基因组学与进化生物学等研究。主持国际兰科植物基因组计划。所主持的研究成果发表在Nature、Nature Genetics、Nature Plants、Nature Communications、PNAS 等国际顶级学术期刊；出版学术专著18部。获国家科技进步二等奖1项，省部级各种科技奖励等20多项。被授予深圳市“国家级领军人才”、“鹏城杰出人才”称号，科学中国人年度人物，为国务院特殊津贴专家。

唐光大，男，1982年生，中国共产党员，贵州普安人，博士，副教授，硕士生导师。主要从事植物系统分类、南方植物资源和植被动态等方面的研究。主持省自然基金，省林业厅科技项目等24项目，参加国家自然科学基金等30多项，发表论文50多篇；共同主编专著1部，副主编专著3部，参编专著3部；申请发明专利2项。担任中国植物学会兰花分会理事；中国野生植物保护协会兰花专业委员会委员；中国林学会树木学分会常务理事；广东省林学会林业调查规划设计专业委员会副秘书长；广东省林学会自然教育专业委员会委员。

https://doi.org/10.48130/OPR-2023-0014

关于 Ornamental Plant Research

Ornamental Plant Research是一本开放获取的期刊，致力于传播观赏植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论、观点以及应用性论文。期刊主编由美国佛罗里达大学食品与农业科学学院陈建军教授担任。

期刊官网：

www.maxapress.com/opr

投稿链接：

mc03.manuscriptcentral.com/ornpr

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