我国绘制出世界首个一串红基因组图谱

全基因组测序及功能注释是基因组编辑开展种质创新的基石，对推动基础研究和产业发展至关重要。21日，北京市园林科学研究院对外称，由该研究院和北京林业大学合作共同完成了一串红高质量的基因组图谱绘制项目工作，这使我国成为世界上首个绘制出一串红基因组图谱国家。

唇形科是开花植物中的第六大科，包括约236个属，6900-7200个种类。而一串红则隶属唇形科鼠尾草属，其花色艳丽、适应性强、易栽培养护，广泛地应用于地栽和盆花用材、花青素来源，以及花坛、花境、花海、大地景观的营造，是一类极具经济价值的观赏植物。

自上世纪80年代开始，北京市园林科学研究院针对一串红开展了多方面的系统研究，在种质资源收集、栽培、良种选育方面取得了一定的成果。截止目前，已收集了100多个品种及育种材料、建立了保种、快繁、种苗管理技术体系、选育，并获批了包括极耐热的‘奥运圣火’、花色艳丽的‘京妍’、叶色亮绿的‘奇迹’等10余个北京市良种。这些良种被推广到国内多个地区，受到广大花农和行业专家的一致好评。

然而，一串红从上世纪80-90年代的草花中的一枝独秀到当前的主流草花之一的衰落，主要原因之一是资源创新能力不足，因此，一串红种质创新亟需得以突破。在株型叶型调控、花期多样化、花色丰富度、适应多样性等方面，传统杂交育种难以满足种质创新需求，亟待借助新的基因组编辑技术进行更为灵活、精准的育种。

该项目课题经过30多年的资源积累，于2016年开始科研，采用北京市良种、极耐热的一串红“奥运圣火”，选取2个单株进行了测序，获得了808M的一串红高质量全基因组序列。

与薄荷和丹参基因组相比，本次研究中获得的一串红基因组质量远高于其他2类唇形科植物；进化分析表明一串红和同属的传统药用植物丹参的分化出现于约2821万年前。

“高质量基因组组装及注释将为一串红株型、开花、生长发育等调控机制的解析和新品种创制奠定良好的基础。同时，为利用精油鼠尾草和一串红杂交或利用CRISPR-cas9等基因编辑技术，培育多用途一串红提供重要的理论参考。”该项目课题组相关负责人、北京市园林科学研究院高级工程师辛海波博士介绍说，一串红基因组破译将开启一串红育种新时代，逐步实现经验育种到精准育种的过渡。除了精准调控花期、缩短生长周期、降低成本外，还可以使花色更丰富，抗逆性强，甚至改变叶片，使其肥厚、光亮，有效隔离病原物。

辛海波透露，目前，科研团队正在利用一串红现有资源及其基因组信息，培育抗性优良的多种花色一串红新品种，在基因组水平揭示一串红花被中花青素积累的分子调控机制；同时，开展一串红和精油鼠尾草基因组的差异分析，揭示鼠尾草精油合成的调控机制，以期为培育多用途一串红提供理论依据。现已成功培育出花被鮭红、玫红、酒红、淡紫、晨光渐变等一串红新品种。

此外，一串红基因组学研究对唇形科芳香和药用成分形成机制和深入开发工作也有重要的参考价值。

北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心副教授毛建丰称，一串红高质量基因组绘制是世界花卉基因组研究领域新突破，尤其是对于观赏植物草花而言，这是目前唯一的基因组谱，是一串红种质创新的基石，它不仅于观赏，未来还能用于花青素及其他生物活性物质的提取。

据了解，该项目科研成果于6月19日在《大数据科学》（《Gigascience》）上在线刊登。发表题目为“重要观赏植物一串红高质量参考基因组组装。”