Ornam Plant Res综述 | 北京林业大学综述观赏植物基因组学研究进展

观赏植物是指具有一定观赏价值，适用于室内外布置，美化环境并丰富人们生活的植物。基因组学是研究基因组结构和功能的学科，包括结构基因组学和功能基因组学。基因组学为构建关键基因的表达调控网络，定位与观赏性状相关的功能基因，分析群体进化和遗传变异等奠定重要的研究基础。

近日，Ornamental plant research在线发表了北京林业大学园林学院孙丽丹教授题为The genomics of ornamental plants: current status and opportunities 的综述论文。

本篇综述讨论了观赏植物的全基因组测序及其数据的利用，包括观赏植物的起源进化、重要观赏性状的遗传机理解析、未来组学发展的机遇与挑战等。目前已有72种观赏植物完成了基因组测序，其中多年生草本、灌木、乔木和一年生草本类型分别占36％、24％、24％和17％（图1a），蔷薇科、豆科、兰科和菊科已完成测序的观赏植物，分别占13.89%、8.33%、6.94%和6.94%（图1b）。

图1 已测序观赏植物情况种类（a）和科属（b）统计

基于高质量的基因组数据，不仅可以揭示物种起源进化，还能解析重要观赏性状的遗传调控机理。通过比较基因组学分析，揭示了梅花、桃、睡莲等观赏植物的起源进化、群体结构特征、驯化瓶颈等，也发现基因复制事件对梅花、月季、蝴蝶兰等观赏植物的花香、花期和花发育等性状有重要作用。通过GWAS、QTL、BSA等多种基因定位方法，在梅花、牡丹、菊花等重要观赏植物中定位到了与花型、花色、株型等性状相关的候选基因。

虽然测序技术的发展促进了观赏植物组学的研究，但在大数据利用和功能验证方面依然存在许多挑战。首先，超大型和高杂合的基因组测序和组装仍比较难。其次，由于缺乏定位复杂性状的模型，在观赏植物的分子育种中难以从大量基因组数据中精准定位关键基因。最后，许多观赏植物（尤其是木本植物）缺乏高效的遗传转化体系，因此在基因组水平上难以开展新品种改良。随着基因组测序技术的发展、组装算法的更新、复杂性状定位模型的开发和基因编辑技术的突破，这些难题将会逐步攻克。育种者充分利用全基因组选择、基因组编辑和合成生物学等方法，解析重要观赏性状的遗传机理，提高育种效率，开展品种创制，为高效培育具有中国特色的观赏植物新品种奠定重要的研究基础。

北京林业大学园林学院孙丽丹教授为该论文通讯作者，园林学院博士生李明宇为第一作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目（No.31870689）、国家林草科技青年拔尖人才项目（No.2020132608）和十三五国家重点研发计划（2018YFD1000401）的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.48130/OPR-2022-0006