日前，由北京市園林科學(xué)院和北京林業(yè)大學(xué)科研人員完成的《重要觀賞植物一串紅的高質(zhì)量參考基因組組裝》論文，在牛津大學(xué)出版社的權(quán)威刊物《大數(shù)據(jù)科學(xué)》（Gigascience）在線發(fā)表。這是一串紅基因圖譜國際首發(fā)，對唇形科植物的研究、育種具有重要意義。

　　“這個基因圖譜就是一張地圖，沒有這張地圖之前，很多工作都是靠經(jīng)驗(yàn)摸索，有了這張地圖，就可以有目的、更明確地去做。”北京市園林科學(xué)院高級工程師、論文共同的第一作者辛海波博士這樣解釋一串紅基因圖譜的意義。例如，以前做一串紅的雜交育種靠實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在則可以通過基因圖譜找到花色、抗性、生長發(fā)育等方面的控制基因，直接有目的地進(jìn)行雜交，或利用基因編輯技術(shù)，“設(shè)計(jì)”出符合要求的植株特性。

　　“人類基因圖譜的公布，為精準(zhǔn)醫(yī)療提供了可能，一串紅的基因圖譜也會為快速種質(zhì)創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究打開了一扇大門，而且就像一個人的基因圖譜可以全人類共用一樣，一串紅的基因圖譜對于整個唇形科適用。”北京林業(yè)大學(xué)林木分子設(shè)計(jì)育種高精尖創(chuàng)新中心副教授、本論文通訊作者毛建豐說。

　　唇形科是開花植物中的第六大科，包括約236個屬、6900個至7200個種類，其中許多種類含有豐富的芳香和藥用成分，得到廣泛關(guān)注。如芳香植物百里香、羅勒、迷迭香，藥用植物丹參、黃芩、荊芥、藿香、紫蘇，兼具芳香和藥用的薄荷，兼具芳香和觀賞用途的薰衣草等。這次對一串紅700多萬個基因序列做了高質(zhì)量排序，對于查看種間分化歷史、了解次生代謝通路解析等有重大作用，對唇形科芳香和藥用成分形成機(jī)制和深入開發(fā)工作也有重要的參考價(jià)值。

　　據(jù)了解，一串紅基因研究項(xiàng)目選擇國旗紅色‘奧運(yùn)圣火’的2個單株進(jìn)行了分子測序（PacBio Single-Molecule Real-Time，SMRT），獲得了808M的一串紅高質(zhì)量全基因組序列。以contigs和scaffolds（2個基因組序列片段）長度分布為評價(jià)指標(biāo)，一串紅和已報(bào)道的薄荷，以及2個丹參基因組進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，本次研究中獲得的一串紅基因組質(zhì)量遠(yuǎn)高于其他2類唇形科植物。毛建豐介紹說，本次能獲得高質(zhì)量的基因圖譜，關(guān)鍵之一是選種，‘奧運(yùn)圣火’是一個自交品種，它的兩套基因序列一致，提高了基因組合排列的準(zhǔn)確性，而這其中園科院在一串紅領(lǐng)域30多年的研究經(jīng)驗(yàn)非常重要，‘奧運(yùn)圣火’本身也是園科院的自育品種。

　　一串紅曾廣泛應(yīng)用于花壇、景觀，但近年來應(yīng)用有下滑趨勢，此次基因圖譜的公布，有助于一串紅的快速育種，或?qū)⒋蜷_一串紅應(yīng)用的“第二春”。在其他唇形科花卉方面，利用一串紅的基因譜圖，除了研究花色和抗性相關(guān)基因，還可以發(fā)現(xiàn)藥用、精油等有效成分的合成調(diào)控機(jī)制，對培育多用途的唇形科新品種提供了新的可能。

　　本項(xiàng)目自2016年11月開始，今年6月19日論文正式在線上公布。北京市園林科學(xué)研究院教授級高工董愛香博士、高級工程師辛海波博士、高級工程師李子敬博士為論文的共同第一作者，北京市園林科學(xué)研究院副院長、綠化植物育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、教授級高工叢日晨博士和北京林業(yè)大學(xué)林木分子設(shè)計(jì)育種高精尖創(chuàng)新中心副教授毛建豐為本論文的共同通訊作者。