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北京農學院城市林業團隊聯合北京林業大學，解析重要櫟屬植物-槲樹染色體水平基因組，并揭示其秋季葉色轉變的調控機制。日前，相關研究成果發表在《新植物學家》上。
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A槲樹基因組特征；B系統發育、基因家族和共線性分析；C葉色轉變過程中類黃酮含量的變化；D葉色轉變過程中相關轉錄因子表達量分析 課題組供圖
槲樹廣泛分布于東北亞地區，是我國華北與東北地區森林重要建群種，其木材、橡子、葉片均有很高的利用價值。其葉片大且葉型奇特，秋色葉為紅色，又稱為中國紅櫟，廣泛應用于城鄉綠化景觀建設中，但目前對槲樹優良性狀的遺傳基礎和遺傳多樣性仍缺乏深入研究。樹木秋色葉轉變常伴隨著葉片衰老過程中的葉綠素降解和花青素合成，在環境信號如秋季低溫和光照變化的影響下，對于葉片衰老和著色兩個過程是否存在偶聯以及如何協同調控的重要科學問題仍不清楚。
該研究結合Nanopore長讀長測序與Hi-C技術，獲得了槲樹高質量基因組組裝（893.54 Mb）和功能注釋，進行了比較基因組分析和同源物種共線性分析，鑒定了槲樹秋色葉轉變過程中類黃酮合成和葉綠素降解途徑相關代謝通路。通過對葉色變化5個時期的轉錄組和代謝組聯合分析，構建了槲樹葉色變化過程中葉綠素降解和花青素合成的時序性基因共表達調控網絡，并基于酵母單雙雜交實驗對關鍵基因調控模式進行了驗證。該研究建立了槲樹葉色轉變過程中以NAC，MYB，HY5轉錄因子為核心的葉綠素降解和花青素合成的協同調控網絡，揭示了秋色葉變色和衰老過程中的分子調控機制，為櫟屬植物的適應性和基因組功能研究奠定基礎。
據悉，北京農學院聯合培養博士生王文波、副教授何祥鳳和博士生嚴雪梅為論文的共同第一作者，北京農學院教授冷平生、胡增輝和北京林業大學教授毛建豐為共同通訊作者。