科研职员基于月季基因组和遗传学阐发提出“皮刺储水”功效新假说

皮刺是指动物表皮或皮层造成的尖锐崛起，通常被以为是动物的防守顺应组织，维护动物免受植物、病原体或机器挫伤。许多蔷薇科、豆科和芸香科等动物的茎杆、叶子和果实上都有皮刺，但幼嫩或发育晚期的皮刺功效尚未获得提醒。

月季花（China Rose）为蔷薇科（Rosaceae）蔷薇属（Rosa）动物，普通指月季（Rosa chinensis）。月季原产我国，但其皮刺发育的遗传机制及其生态学意义未获得明白解析。近期，中国迷信院昆明动物所动物分子遗传与顺应研讨团队与中国东北家养生物种质资本库和云南省农业迷信院团队单干，以中国陈旧月季‘无刺光叶蔷薇’（R. wichuraiana ‘Basye’s Thornless’，BT）和‘月月粉’（R. chinensis ‘Old Blush’，OB）及其杂交F1和回交BC1F1世代遗传群体等为试材，综合应用比拟、分子遗传学和演变生物学等办法伎俩解析了月季皮刺调控机制，并提动身育晚期的皮刺具储水功效的假如。

科研职员起首应用扫描电镜技术比拟了BT和OB皮刺发育晚期进程，发现BT皮刺缺失能够是皮刺发育的肇端才能呈现异常。基于BT x OB的F1和BC1F1世代群体展开了间断两年的表型阐发，发现月季皮刺密度遗传受四个遗传位点不完整显性节制。基于团队后期构建的高密度遗传群体（Li等2018）定位到两个基因座（QTL），并极年夜放大了古人研讨定位到的QTL区间至约2.2Mb（图1）。为更深化懂得月季皮刺发育的遗传调控机制，科研职员构建了二倍体BT染色体程度高质量参考基因组。该基因组年夜小约为530.6 Mb；图比对、BUSCO阐发、二代reads回贴、与单倍体OB基因组比拟、单碱基程度正确率阐发和LTR组装指数（LAI=20.03，到达了golden reference程度）等办法均确认了BT基因组的高精确性。BT基因组包括32，674个卵白质编码基因；BT基因组中Copia类型LTR占43.4％，是已知动物基因组中Copia/Gypsy比最高的物种之一（图2）。

接上去，科研职员对BT和OB进行了比拟基因组阐发。研讨发现，BT和OB各自领有特异扩张和膨胀的基因家族，此中NAC和FAR1/FRS家族基因的特异扩张能够与BT资料抗黑斑病和着花时枝条竖立成长转型相关（Zhong等2021）。BT和OB能够的皮刺发育肇端基因调控网络身分比拟激进。皮刺节制QTL1区间产生显着纯化选择，且该区间内差别表白的基因中富集与水分贮存和运输相关的基因，如水通道卵白编码基因PIP2s等。绝对于有刺的OB，无刺BT中正调控因子GIS和TTG1表白显着下调，而负调控因子TRY表白显着上调；QTL区间中的RwMYB27-like、RwTT2-like等基因表白与OB相比显着差别。皮刺发育症结上游基因TTG2的表白在BT和OB间也呈现显着分解，即皮刺发育基因调控网络中的一些紧张因子表白变动惹起TTG2转录程度（的时空）变异能够决议了月季皮刺的有无。

此外，QTL1区间中两个PIP2基因表白和构造在BT和OB间呈现显明分解，象征着皮刺密度能够与水分顺应无关。为进一步探求该假如，科研职员对41个基因型的月季展开了一系列心理测试。昔时生的枝条皮刺绝对于表皮和叶片更能富集水分，且该富集水平在幼嫩的皮刺中更高；而较老的枝条中皮刺的水分含量则显着降低；该征象不仅在当代栽培品系和中国陈旧月季种质中呈现，还在朝生蔷薇等资料中坚持一致。是以，研讨团队提出幼嫩皮刺很能够具备储水功效的假如。虽然还必要更多学证据，这一假如欠缺了皮刺生物学功效研讨链条：即幼嫩皮刺以储水为主，而成熟皮刺以防守和防失水等功效为主。

科研职员体系研讨了无刺BT和有刺OB间的紧张遗传分解，探求了月季皮刺遗传调控机制，提醒出基因表白变异能够是皮刺表型分解的根底，提出了皮刺发育晚期的心理学功效假如，构建了紧张遗传和基因组资本。该研讨匆匆进了对月季皮刺发育机理的解析，无利于月季生物学的倒退和新种质的培养，并为更好懂得动物新性状发生与维持机制提供了新视角。(100yiyao.com）