重复序列|油橄榄量身定制有了“高清地图”( 二 ) 干旱胁迫|营养生长|HiC|油橄榄

获得高质量基因组的最大难点在于基因组的组装。“油橄榄的杂合度非常高，加上重复序列很多，造成基因组拼接难度极大。”饶国栋表示，大基因组、高杂合度、重复序列多导致那两次测定的基因组质量较差，还不能完全满足分子育种的需求。
张建国介绍，他们这次是将第三代测序和HiC技术相结合，对适合于高密度栽植和机械化采收且丰产性很好的油橄榄品种“豆果”进行了全基因组序列测定。
“为了获得最佳的组装效果，我们还采用了七种方法对测定数据进行组装，最终获得了更完整、更精确的染色体级别的基因组图谱。”饶国栋说， “将组装结果与欧洲的二代测序结果进行比较发现，我们的基因组质量有数百倍的提高。”
我国油橄榄主要分布于水资源极度紧缺的甘肃陇南地区，干旱胁迫会导致油橄榄生长的抑制、减产、种植和生产成本增加，甚至还会导致油橄榄树的死亡。干旱已成为影响油橄榄造林成活率、适生区拓展、优质稳产的重要制约因素。
在张建国看来，这张“高清地图” ，为我国将来选育出抗旱、耐涝、耐瘠薄、抗寒、丰产、高产、稳产的具有自主知识产权的油橄榄品种奠定了重要的理论基础。
解析特色代谢物及其调控网络
油橄榄的主要产品为橄榄油，被誉为“液体黄金”“植物油皇后”“地中海甘露” ，是全球知名的高端食用植物油，它以鲜果通过物理冷压榨工艺提取，是世界上唯一以自然状态的形式供人类食用的木本植物油。
那么，橄榄油究竟好在什么地方？
张建国介绍，因为其含有高含量的单不饱和脂肪酸以及大量的多酚等特色营养物质。他们研究发现，构成油橄榄的主要脂肪酸有六种，占总体脂肪酸含量的95%以上，分别为油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸、榈油酸以及棕榈酸。
“橄榄油之所以被全球广泛认可，原因之一就是其高含量的单不饱和脂肪酸油酸，挖掘油酸合成代谢关键基因首先需要厘清油酸合成代谢的调控节点。”饶国栋说。
以往研究的关注点大都为成熟果实中油酸代谢相关基因的表达，而该课题组的研究首次揭示了油酸的积累是从开花后80天就到达了峰值，其比例占总脂肪酸的75%以上，这为研究油酸合成代谢关键基因的挖掘奠定了基础。
接下来，课题组对油橄榄不同发育时期基因表达进行研究，挖掘关键调控基因。最终，他们依据油橄榄果实不同发育时期关键代谢物变化和基因表达规律，构建了油橄榄特色代谢物调控网络。
油橄榄的特色营养成分是橄榄油区别于其他植物油的主要因素，也是高品质橄榄油的重要指标。“这些特色营养物质包括山楂酸、羟基酪醇、橄榄苦苷、角鲨烯等。”张建国表示，它们不仅在保护人体健康方面起重要作用，还为橄榄油提供了特别香味和口感。
“其中的橄榄苦苷和羟基酪醇是橄榄油中最重要的营养成分，它们对人体的主要功能有抗氧化、软化血管、降低胆固醇、降血糖等，同时它们还是橄榄油特别苦味和辣味的来源。”饶国栋说。
一直以来，高橄榄苦苷和羟基酪醇含量的油橄榄品种的选育方法都是以杂交育种为主，还没有进入到分子育种阶段，比如全基因组选择育种。要开展分子育种工作就需要高质量的基因组和相关代谢物生物合成通路的解析。

重复序列|油橄榄量身定制有了“高清地图”( 二 )

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