时空组学技术为葱属植物育种应用提供新线索

 

11月7日，记者从深圳华大生命科学研究院获悉，该院与西北工业大学研究团队基于时空组学技术，揭示葱属植物重要性状形成和演化的分子机制，将为推动葱属作物进入分子育种新阶段提供新线索。相关研究成果于当日发表在《自然·遗传学》上。

华大生命科学研究院院长徐讯介绍，时空组学技术兼具纳米级分辨率和厘米级全景视场优势，能够帮助研究人员从空间和时间两个维度对洋葱球茎膨大过程开展研究，获取丰富和重要的细胞形态与空间位置信息，在研究中发挥了关键作用。

针对洋葱球茎膨大机制的空间转录组分析。研究团队供图

据悉，研究团队对洋葱、大葱、大蒜3和百子莲（近亲品种）开展染色体级别基因组解析工作和基因组组装，得出葱属植物复杂的基因组加倍历史，并揭示基因拷贝增加和序列变化共同导致葱属特有风味形成。

而后，研究团队通过时空组学技术，首次绘制出洋葱鳞茎组织不同发育阶段时空图谱，并基于此对洋葱球茎部位组织细胞进行分类，在发现海绵细胞是球茎膨大主要原因的同时，亦发现球茎膨大主要基因调控通路，为后续对膨大分子机制深入研究和育种应用提供支撑。

另悉，结合时空转录组数据，研究团队发现洋葱鳞茎表皮细胞是黄酮类（黄酮、黄酮醇、花青素等）合成的中心部位；此外研究还发现一种蛋白质家族，为洋葱鳞茎防脱水、害虫防治和抗虫系育种提供基础依据。

“高精度的空间转录组数据为研究洋葱球茎的发育和代谢提供了新的见解。”西北工业大学教授蔡晶表示，“研究成果为深入解析葱属植物发育过程中性状进化和基因表达模式提供了依据，也为进一步推动分子育种应用提供重要指导。”