近日,扬州大学李良俊教授团队联合华北理工大学宋小明教授在《Plant Physiology》期刊发表题为“Multi-omics analysis reveals regulation of rhizome swelling in Nelumbo nucifera”的研究论文。该研究成功组装了第一个藕莲高质量基因组,系统揭示了DNA甲基化与生长素协同调控藕莲根状茎膨大的核心机制。扬州大学园艺园林学院水生蔬菜创新团队吴鹏副教授、研究生凌雯静为该论文的共同第一作者,扬州大学李良俊教授、华北理工大学宋小明教授为共同通讯作者。
该研究组装了藕莲的高质量参考基因组,其大小为759 Mb,其中99.98%的序列锚定在8条染色体上。比较基因组分析揭示了其与中国古莲的保守共线性,并鉴定出64,886个结构变异。同时,收集并整合了莲科植物基因组、转录组等数据,搭建了一个综合性的莲科基因组资源数据共享及分析平台-TNGR( http://www.nelumbodb.cn)。
其次,通过系统分析藕莲根状茎从匍匐茎到形成膨大根状茎的生理生化变化,明确了从匍匐茎到膨大根状茎存在一个关键转变时期;在根状茎膨大过程中,全基因组DNA甲基化水平显著增加,且主要源于CHH甲基化的升高;大规模时间序列转录组动力学分析分析显示,生长激素信号转导与蔗糖和淀粉代谢过程基因与根状茎膨大密切相关,结合匍匐茎到膨大阶段特有的表达模式和共表达模块,确定生长素响应因子(ARF)是藕莲匍匐茎到膨大的核心调控因子;并证明生长素诱导NnARF2促进蔗糖转运蛋白(NnSUT1/2)和淀粉合酶1(NnSS1)的表达、NnARF12促进淀粉分支酶II(NnSBEII)的表达,进而直接激活源-库协同介导的淀粉积累,从而促进根状茎膨大。
