農学部の Yu Jingquan/Zhang Mingfang/Zhou Yanhong 教授のチームは、Nature サブジャーナルに記事を掲載し、アリウム作物のゲノムの進化と、独特のスパイシーな風味の形成メカニズムを明らかにしました。
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時間: 2022 年 11 月 12 日
出典：浙江大学農業バイオテクノロジー学院
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最近、浙江大学農学部の Jingquan Yu/Mingfang Zhang/Yanhong Zhou 教授のチームは、「春タマネギの染色体レベルでのゲノムの組み立てにより、アリウム作物のゲノム進化と風味形成が明らかになる」という長い研究論文を発表しました。有名なサブジャーナル Nature Communications に
アリウム作物は、トマトに次ぐ世界の経済的な野菜作物であり、その独特の刺激的な芳香物質により、野菜、調味料、漢方薬としてよく使用され、世界中で広く栽培されています. 長い間、大規模なゲノムの特徴により、その機能遺伝子、ゲノム生物学、分子育種に関する研究は限られており、特にその遺伝的および遺伝的関係は明らかではなく、ゲノム進化の分子代謝基盤と最近では、浙江大学農業学院の Yu Jingquan 氏が/有名な Nature サブジャーナルに掲載された Zhang Mingfang / Zhou Yanhong 教授のチームワークネイチャーコミュニケーション公開された「タマネギの染色体レベルでのゲノムアセンブリは、アリウム作物のゲノム進化とフレーバー形成に光を当てます」研究論文。
この研究では、中国、日本、韓国、アメリカ、ヨーロッパ、ロシア、中央アジア、西アジアなどのアリウム植物資源を使用して、染色体レベルでのアリウムのゲノムを初めて de novo で組み立てました。 集団遺伝学、分子進化および比較ゲノム研究をマルチオミクス法と組み合わせることで、アリウム植物のゲノム進化のゲノム基盤、染色体相同性、重要な遺伝子のファミリー拡大、およびその独特のスパイシーな風味の形成が明らかになりました。 ゲノムレベルでは、ネギの原産地と栽培化の中心が中国であることは明らかでした。 この成果は、アリウム植物の進化生物学、ゲノム選択、および分子改良の研究に重要な科学的理論的指針を提供します。
この研究ではパックバイオ、ビオナノとHiCおよび他の包括的な技術は、これまでのところ最高品質の染色体レベルでゲノムを組み立ててきました。700多様化は数万年前に起こり、ニンニク、エシャロット、タマネギの共通の祖先が周りにあった1600分岐は 10,000 年前に発生し、ニンニクのようにネギもネギ種が互いに分岐する前に発生しました。3サブゲノム重複イベントである共線性分析は、3 つのアリウム培養物のゲノム染色体が高度に相同であり、進化的に互いに近いことを示しました。この研究により、特定のフレーバーに関連する硫黄化合物の生合成に関連する遺伝子ファミリーが、長い末端反復配列を持つ 3 つのアリウム種で大幅に拡張されていることが明らかになりました。LTR（なによりもジプシー）蓄積はアリウムのゲノム拡大の主な原因であり、異なるLTRクレードの不均一な拡大は、ネギのゲノム構成要素の多様性に貢献しています。 一般化された挿入重複 (DSD）タマネギゲノムの遺伝子増幅と分化に関与しています。同時に、キー物質であるシステインスルホキシド（システインスルホキシド）がネギの風味を形成することが判明しましたACSO) 合成と代謝のための 2 つの重要な遺伝子ファミリー–アリイナーゼすべてのおよび涙因子合成酵素EPAネギ属のゲノムに大きな拡大が起こった（図.1a、D）、さまざまなアリウム種で独特の拡大と発現パターンを示します(画像1b)玉ねぎやエシャロットの香り成分は主にイソアリシンですが、にんにくの主成分はアリシンです（図.2c); アリウム作物が特別なフレーバーの形成に関連していることを発見しましたEPAとすべての進化の過程で、家族の遺伝子には大幅な拡大、機能的分化、冗長性が生じています。
画像1 アリウムの硫化物代謝に関与する遺伝子の広範な重複と分岐
この研究では、アリウムの起源と栽培化経路も明らかになりました。 長い間、ネギ植物の形態、染色体数、および核型の類似性により、分類学的地位が不明確になり、多数の同名および同名が存在します。 この研究では、ゲノミクスと集団遺伝学を使用してアリウム種の分化と栽培化の歴史を分析し、学界で長年信じられてきた「アルタイのタマネギがアリウムの祖先である」という学術的な主張を修正し、アルタイのタマネギがアリウムに近いことを明らかにしました。中国語で進化。 エシャロット。異なる地理的起源のタマネギ植物資源は、2人口と5部分集団（図2a,b）、栽培されたエシャロットが主に中国北西部に由来することを発見および検証し、タマネギは中国西部から中央アジアの土地に広がり、栽培されたタマネギは私の国で栽培化された後、中国南部から日本、ヨーロッパ、アメリカに広がったと提案しました. 移動経路。
画像2 アリウム植物栽培化の個体群遺伝構造と伝播経路
この論文の対応する著者は、浙江大学農業学院の Yu Jingquan 教授、Zhang Mingfang 教授、Zhou Yanhong 教授、浙江大学の Liao Nanqiao 博士と Hu Zhongyuan 准教授、濰坊科学技術大学の Miao Jinshan 教授です。 、およびNuohezhiyuan Institute of BioinformaticsのHu Xiaodi博士は、この論文の共同筆頭著者です。 この研究は、農業省の近代農産業技術システムによって支援されました (CARS-24-B-01）および中央大学の基礎科学研究費特別基金（+226?2022-00100) 資金調達。
元のリンク:https://www.nature.com/articles/s41467-022-34491-3
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