基于辣椒基因组测序探究辣味在种群中的进化

辣椒(Capsicum annuum)是美洲最古老的驯化作物之一,在全世界被广泛种植。本研究对CM334(墨西哥地方品种)进行了全基因组测序和组装(覆盖度为186.6×),同时还对另外两个栽培种和一个野生种分别进行了重测序和从头(de novo)测序。结果表明辣椒基因组大小约为番茄的4倍,辣椒基因组上存在大量gypsy转座子和花椰菜病毒家族元件的积累。结合转录组综合分析认为,辣椒素合成酶基因表达模式的改变及新功能化是导致辣椒素生物合成的原因,研究还发现辣椒与番茄在乙烯合成及果实成熟调控方面存在明显不同的分子模式。辣椒参考基因组的发布为辣椒营养品质和药用价值的改善提供了重要平台。

辣椒Pun1位点对辣椒素酯类物质合成的控制

辣椒由于含有生物碱化合物辣椒素和辣椒素类物质(capsaicinoids)而具有独特的辣味。虽然辣椒素类物质已被证实对人体健康有药理和生理作用,但由于具有辛辣味,使得辣椒素类物质的应用受到限制。在无辣味的辣椒中发现的辣椒素酯类物质(capsinoids)与辣椒素类物质具有非常相近的结构和相似的生物效应。以前的研究表明,p-AMT基因突变与辣椒素酯类物质的产生相关,然而,辣椒素酯类物质的合成途径尚未被完全阐明。在本研究中,我们对F6重组自交系群体进行了遗传分析,以确定辣椒素酯类物质的合成机制。在这个群体中,辣椒素酯类物质的产生与否表现出了与具有Pun1位点的基因型植株的共分离。此外,我们筛选了辣椒素酯类物质的合成模式,以及在p-AMT突变系中Pun1位点与辣椒素酯类物质合成的相关性。在辣椒种质中,我们筛选到p-AMT基因中PLP结合结构域中的氨基酸取代突变体。隐性pun1基因存在时不合成辣椒素酯类物质,同时还发现p-AMT突变型和辣椒素酯类物质的含量之间并无关系。由此认为Pun1基因不仅负责辣椒素类物质合成,同时也控制着辣椒素酯类物质的合成。