喻景权院士团队公布大葱基因组，揭示了中国是大葱的起源和驯化中心

2022年11月7号，浙江大学喻景权院士团队和张明方课题组及周艳虹课题组合作在Nature Communication 杂志上在线发表了题为“Chromosome-level genome assembly of bunching onion illuminates genome evolution and flavor formation in Allium crop”的研究论文。该研究公布了葱A. fistulosum的染色体水平的基因组，揭示了中国是洋葱束的起源和驯化中心。

葱属在北半球自然分布，对季节性干旱和恶劣条件具有较强的适应性。人们对葱属蔬菜增强人类健康潜力的认识正在推动对这些功能性作物的需求不断增加。此外，葱属因催泪因子（lachrymatory factor,LF）瞩目，其主要是由一类烷基半胱氨酸硫氧化物（ACSO）经一些特殊的酶作用而产生的。然而人们对葱属特异性ACSO 的生物合成和调控知之甚少，葱属作物中这种独特风味形成的基因组基础也尚不清楚。

葱属拥有一些主要的经济作物，包括大葱（A. fistulosum）、球茎洋葱（A. cepa）、大蒜（A. sativum）和火葱（A. ascalonicum）。由于它们形态相似，生殖隔离弱，染色体核型相似，葱属物种之间的遗传关系尚未明确。传统的葱属分类学主要基于植物形态学，如根据其分蘖特征和假茎形态进行分类。然而葱属分类学中的这些歧义往往导致对该属的进化和驯化产生误解，这需要在基因组水平上加以澄清。此外，葱属因其具有高比例重复序列的大基因组而出名，因此导致该属缺乏高质量的基因组组装。因此，导致这些物种的基因组辅助育种落后基因组相对较小的作物。

该研究通过结合PacBio，Bionano，HiC和Illumina测序技术工具获得的A. fistulosum的染色体水平的参考基因组组装。其中基因组大小为11.27 Gb，重叠群N50为7.34 Mb。此外，在染色体水平上显示了洋葱、大葱和大蒜之间的高基因组共线性。大葱（A. fistulosum）和球茎洋葱（A. cepa）的染色体几乎呈一一共线性，表明这两种葱属作物之间的血缘关系很高。这一基因组证据很好地解释了葱属作物之间生殖隔离的弱和种间杂交的普遍存在。因此，该研究通过比较基因组学和基因组共线性分析有力地阐明了葱属作物的基因组进化和相关性。

此外还研究了参与ACSO生物合成和水解的基因的进化，以阐明葱属作物中特殊风味形成的基因组机制。此外，该研究还对135种葱属种质进行了重新测序，以阐明葱属作物的系统发育进化和迁移路线，证实了中国西北是葱的单一来源中心。此外，还进行转录组学和代谢分析以探索葱属作物中含硫风味的形成。本研究为葱属物种的基因组进化和扩增提供了见解，并将实现基因组辅助育种。

链接：Chromosome-level genome assembly of bunching onion illuminates genome evolution and flavor formation in Allium crops (nature.com)

转自：“iPlants”微信公众号

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