게놈 기사 | Kudzu "원예 연구" 2022

2022년 1월 19일, 광시 농업과학원 경제 작물 연구소의 Yan Huabing 팀과 Fraser Gene은 권위 있는 저널인 Horticulture Research(IF)에 '염색체 수준 게놈'이라는 제목의 논문을 게재했습니다. =6.79) Pueraria lobata var. thomsonii의 원예학 및 다중 오믹스 데이터 세트는 콩과 식물과 이소플라본 및 푸에라린 생합성 경로에 대한 새로운 통찰력을 제공하여 푸에라리아 로바타의 고품질 염색체 수준 게놈을 구축했습니다. PacBio와 Hi-C sequencing을 통해 칡의 게놈 특성을 분석하고, 게놈, 전사체, 대사체 등 멀티오믹스 기술을 활용하여 칡의 중요한 2차 대사산물의 생합성 메커니즘을 심층적으로 분석하여 자원 활용 및 유전적 정보 제공 kudzu의 번식 및 기타 연구는 새로운 통찰력을 제공합니다.

연구진은 kudzu의 이형접합성이 높다는 점을 고려하여 PacBio와 Hi-C 시퀀싱을 선택했습니다. 구축된 kudzu 게놈 크기는 1.38Gb, Contig N50=598 kb이며 시퀀스의 99.3%가 고정되었습니다. BUSCO는 11개 염색체에 대해 게놈 무결성을 92.9%로 평가했습니다. ***는 주석을 통해 45,270개의 단백질 코딩 유전자를 얻었으며, 그 중 94.4%가 기능적으로 주석을 달 수 있으며, 반복 서열이 게놈의 62.7%를 차지합니다.

칡과 밀접하게 관련된 16개 종(5개의 콩과 식물 포함)에 대한 비교 게놈 분석 결과는 다음과 같습니다.

고 푸에라린 ZG-19와 저 푸에라린 ZG-의 전사체 및 대사체 분석을 비교하여 연구진은 614,225개의 차등 대사 산물(DM)과 1,814개의 차등 발현 유전자(DEG)를 발견했는데, 이는 DM과 DEG의 풍부한 기능적 범주가 중복되어 모두 플라보노이드, 이소플라본 및 ABC 수송과 관련된 유전자 또는 대사 산물임을 나타냅니다.

대사산물과 유전자 발현 사이의 상관계수에 대한 추가 분석에서는 샘플에서 대사산물과 유전자 쌍이 높은 상관관계를 갖고 있는 것으로 나타났습니다. 유의미한 상관관계 중 60%는 상향 조절된 대사산물과 하향 조절되거나 변하지 않은 유전자와 관련이 있었습니다. 유의미한 상관관계 중 15%에서는 대사산물과 유전자 발현이 같은 방향으로 변화했습니다.

또한 연구자들은 이소플라본 생합성 경로에서 수많은 DM과 DEG를 발견했습니다. 이것은 칡에 있는 이소플라본의 생합성 경로를 완전히 설명합니다.

연구진은 상동 유전자 검색을 통해 당화를 촉매하는 글리코실트랜스퍼라제 계열을 분석해 푸에라린 합성 경로의 핵심 효소를 코딩하는 유전자군 9개가 칡에서 확장된 것을 발견했고, 최종적으로 104개의 GT 유전자를 동정했다. , 13개의 유전자는 8-C-글루코실트랜스퍼라제(8-C-GT)와 상동성이었으며, 그 중 6개는 다이드제인 C-글루코실트랜스퍼라제(8-C-GT)를 촉매하기 위해 이전에 연구되었습니다. 푸에라린에 글리코실화된 PIUGT43 유전자와 상동성입니다.

대두 이소플라본 합성효소(IFS)를 코딩하는 유전자(CHR11G3854.1)는 푸에라린 합성의 중간 대사산물인 다이드제인의 합성을 촉매하며, 푸에라린 합성 경로와 높은 관련성이 있는 것으로 확인됐다. 요약하자면, 위의 분석은 칡에 함유된 푸에라린의 생합성 경로를 예비적으로 분석한 것이다.

요약하자면, 본 연구에서는 고품질의 칡 게놈을 구축하여 칡 게놈의 진화적 특성을 분석하였고, 다중 오믹스 분석 및 기타 생합성 분석을 통해 칡의 중요한 2차 대사산물인 이소플라본과 푸에라린을 심층적으로 분석하였습니다. 경로를 통해 칡의 자원 활용 및 유전적 육종 연구에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

최근 몇 년간 광시농업과학원 경제작물연구소 옌화빙 연구원팀은 화중농업대학교, 프레이저진, 상하이대학교, 광시대학교와 공동 연구를 지속해 왔다. 푸에라리아 로바타(Pueraria lobata)를 세계적으로 개발하기 위한 중국 전통 의학, 광시 의과 대학 및 기타 단위의 자원 수집 및 식별 평가, 푸에라리아 속 자원 분류, 푸에라리아 게놈 및 분자 생물학, 핑크 칡 및 야생 칡 품종 육종 분야에서 일련의 성과를 거두었습니다. 건강한 묘목 생산, 높은 수확량과 효율적인 재배.

지금까지 팀은 칡, 분홍칡, 칡, 큰 꽃칡, 호랑이칡, 쓴칡, 붉은칡, 수메루칡, 식용칡 등을 포함하여 419개의 글로벌 칡 생식질 자원을 광범위하게 수집하여 칡 SSR을 개발했습니다. 분자 마커를 구축하고 광시 칡, 칡, 칡 등 3종의 뿌리에서 대사를 분석하여 광범위한 표적 대사체학을 통해 차이를 분석했습니다. 표현형 동정을 통해 푸에라리아 로바타(Pueraria lobata)와 그 근연종 간의 계통발생적 관계가 밝혀졌으며, 푸에라린 합성 및 대사 조절과 관련된 구조 유전자 및 전사 인자가 발견되었으며, 관련 유전자 기능 검증 작업이 수행되고 있습니다. 칡차, 고푸에라린칡, 무잔류칡, 약용칡 개발에 적합한 품종을 선별, 개발하고 육묘지원 및 효율적인 재배기술을 점차 확립해 나가고 있습니다. 위 연구 관련 결과는 Horticulture Research, Frontier in Plant Science, Molecules, Journal of Plant Genetic Resources, Acta Plant Physiology 및 기타 저널에 게재되었습니다. 관련 연구는 중국 국립 자연 과학 재단(Guangxi)의 프로젝트에 의해 지원되었습니다. 과학 기술학과 및 기타 부서. 칡 게놈 논문의 출판은 전 세계 칡 식물의 진화 및 분류 연구를 더욱 촉진하고, 우리나라 칡 산업의 과학기술적 진보를 촉진하며, 칡의 높은 수준을 더욱 촉진하는 기초 연구 소스 공급 역할을 할 것입니다. -광시 지역의 특성과 장점을 갖춘 칡 산업의 질적 발전.

칡이라고 하면 다들 잘 아실 텐데요. 미국에서 처음에는 생태 관리용으로 사용됐지만 이후 널리 확산되어 침입성 생물로 분류됐는데요. 태국 칡의 건강 효능은 다음과 같습니다. 전 세계적으로 인기가 있습니다. 칡에 대한 최초의 기록은 주(周)나라 때의 『신농본경』에 “(칡뿌리)는 갈증을 해소하고 몸의 열을 내리며 구토와 각종 마비를 일으키며 음기를 일으키고 각종 독을 풀어준다”고 기록되어 있다. " 푸에라리아 로바타(Pueraria lobata)는 근육을 풀어주고 해열시키며 체액을 생성하고 갈증을 해소하며 발진을 없애고 양기를 촉진하고 설사를 멈추게 하며 월경을 준설하고 측기를 활성화시키며 술을 해독하는 효능이 있습니다. 현대 약리학 연구에 따르면 푸에라리아 로바타는 심혈관계 개선, 항산화, 혈당 강하, 해열, 항염증, 항알코올 및 간 보호, 신경 보호, 항골다공증 및 에스트로겐 유사 효과 개선에 탁월한 약리 활성을 가지고 있는 것으로 나타났습니다.

푸에라리아 로바타(Pueraria lobata)는 콩과 식물로 약용 및 식용 식물로 '아시아 인삼', '남부 인삼', '북부 인삼'으로 알려져 있으며 광동성 광시에서 널리 재배되고 있습니다. , 장시(江西), 후난(湖南), 호북(湖北) 등 그 중 광시(廣西)는 칡의 주요 재배지이며 재배면적은 전국 1위입니다! 그중 우저우 등현 허핑진은 중국에서 유명한 '칡의 고향'으로 등현 푸에라리아 텐샹과 허핑 푸에라리아 산업(핵심) 시범구는 광시 현대적 특징 농업(핵심) 4성 시범구로 선정됐다. 존. 현재 광시성 칡 산업의 발전은 여전히 ​​해결해야 할 많은 문제에 직면해 있습니다. 칡 게놈 분석은 칡 산업의 고품질 발전을 위한 과학기술적 지원을 제공할 것입니다.

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