基因组文章|野葛园艺研究》2022
鉴于葛根的高杂合性，研究人员选择了PacBio和Hi-C测序。野葛基因组大小为1.38Gb，Contig N50=598 kb，99.3%的序列锚定在11染色体上。BUSCO估计基因组完整性为92.9%。通过注释，* * *获得了45270个蛋白质编码基因，其中94.4%的基因可以进行功能注释，基因组中重复序列的比例为62.7%。
野葛与16近缘种(包括5种豆科植物)的比较基因组分析表明:
通过分析高葛根素ZG-19和低葛根素ZG-39的转录组和代谢组学，研究人员检测到614种225种差异代谢产物(DMs)，1814种差异表达基因(DEG)，DMs和DEG丰富的功能类别与黄酮类和异黄酮重叠。
进一步分析了代谢产物与基因表达的相关系数。结果表明，样品中代谢物和基因对高度相关，60%的显著相关涉及上调的代谢物和下调或不变的基因。在15%的显著相关中，代谢产物和基因表达变化方向一致。
此外，研究人员在异黄酮生物合成途径中发现了大量DMs和DEG。这充分分析了葛根异黄酮的生物合成途径。
通过同源基因搜索，研究人员发现编码葛根素合成途径关键酶的9个基因家族都在野葛中扩展；通过分析糖基转移酶家族中催化糖基化修饰的基因，* * *鉴定出104个GT基因，其中13个基因与8-C-葡萄糖基转移酶(8-C-GT)同源，6个与催化大豆苷元C-糖基化为葛根素的PIUGT43基因同源。
编码大豆异黄酮合酶(IFS)的基因(CHR11G3854.1)催化葛根素合成中的中间代谢产物大豆苷元的合成，被鉴定为与葛根素的合成途径高度相关。总之，以上分析初步分析了葛根中葛根素的生物合成途径。
综上所述，本研究通过构建高质量的野葛基因组，分析了野葛基因组的进化特征；采用多组分析法对葛根中重要的次生代谢产物异黄酮和葛根素的生物合成途径进行了深入分析，为葛根的资源利用、遗传和育种研究提供了新的思路。
近年来，广西农科院经济作物研究所严研究员团队与华中农业大学、弗雷泽基因、上海大学、广西中医药大学、广西医科大学等单位持续开展联合研究，在全球葛属资源收集、鉴定与评价、葛属资源分类、葛属基因组与分子生物学、葛藤与葛藤品种选育、健康种苗生产、高产高效栽培等方面取得了一系列成果。截至目前，团队已广泛收集了419份全球葛属种质资源，包括野葛、野葛、野葛、野葛、野葛、野葛、野葛。通过开发葛根SSR分子标记，构建了广西葛根核心种质库。利用广泛靶向的代谢组学技术，分析了影响葛根、野葛和野葛三个品种食用品质和药用品质的代谢差异。结合表型鉴定，通过叶绿体基因组研究揭示了野葛及其近缘种的系统发育关系。与葛根素生物合成和代谢调控相关的结构基因和转录因子已被挖掘出来，正在进行相关基因的功能验证；选育适合发展的葛花茶、高葛根素含量葛花、无渣葛花、药用葛花等葛花新品种，逐步建立配套种苗繁育和高效栽培技术。上述研究成果已发表在《园艺研究》、《植物科学前沿》、《分子》、《植物遗传资源杂志》、《植物生理学杂志》等期刊上。，相关研究得到了国家自然科学基金和广西科技厅的资助。野葛基因组文章的发表，将进一步推动世界各地野葛属植物的进化和分类研究，促进我国野葛产业的科技进步，发挥基础研究的源头供给作用，进一步推动广西具有地方特色和优势的野葛产业高质量发展。
说到葛根，大家一定不陌生。葛藤在美国最早用于生态治理，后被洪水淹没时被列为入侵生物。泰国的葛根产业及其保健功效风靡全球。关于葛根的文献最早出现在周代，《神农本草经》记载“(葛根)治口渴、体热、呕吐、关节痛、殷琦、解毒”。葛根具有解肌退热、生津止渴、透疹、补阳止泻、疏通经络、解酒的作用。现代药理研究表明，葛根在改善心血管系统、抗氧化、降血糖、解热、抗炎、解酒保肝、神经保护、抗骨质疏松和雌激素样作用等方面具有良好的药理活性。
豆科植物野葛是一种药食两用植物。被誉为“亚洲人参”、“南葛北参”，广泛种植于广西、广东、江西、湖南、湖北等地。其中广西是葛根的主要种植区，种植面积全国第一！其中，梧州藤县和平镇是中国著名的“葛根之乡”，藤县格色天香和平葛根产业(核心)示范区被评为广西现代特色农业(核心)四星级示范区。目前，广西葛根产业发展仍面临许多亟待解决的问题。葛根基因组的分析将为葛根产业的高质量发展提供科技支撑。
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