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。     

高通量测序技术及EST-SSR标记在蔬菜研究上的应用

高通量测序技术又称下一代测序技术(Nextgeneration sequencingtechnology),1次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定,与以往的测序技术相比,其特点是通量高、测序成本显著降低、测序时间显著缩短.转录组测序(RNA-seq)是利用高通量测序技术直接对由mRNA逆转录生成的cDNA序列进行测序,产生数以千万计的reads数量,从而使得基因组区域中不同基因的转录水平可以直接通过比对到该基因组区域的reads数来衡量[1].在已完成基因组测序的物种中,可将RNA-seq结果与基因组DNA序列数据进行对比,从而得到基因表达、可变剪切、基因结构优化、新基因发现等分析结果.对于没有参考基因组的物种,可以进行de novo转录组测序研究,即对所得到测序读长片段进行de novo组装,进而得到该物种的单一基因序列集(unigenes)数据[2].     

辣椒属5个栽培种部分种质亲缘关系的RAPD分析

 采用31个10 bp随机RAPD引物对辣椒属(Capsicum ) 5个栽培种31份材料进行PCR扩增,共扩增出276条带, 其中多态性带244条, 占88.41%。C. annuum 多态性位点比例( PPB) 和Shannon多样性指数( I) 分别为32.97%和0.1599, 表明其遗传多态性较低。31份材料两两不同种质间Jaccard相似系数在0.349～0.952之间, 平均为0.729。聚类分析结果显示: C. annuum 与其它4个栽培种的亲缘关系由近至远分别是C. chinense、C. frutescens、C. pubescens和C. baccatum。对C. annuum 24份不同类型材料聚类分析的结果与形态分类不能完全对应, 说明我国现行主要基于果实形态的变种分类体系不能准确反映C. annuum种质的遗传差异。本研究还发现中国云南西双版纳C. frutescens种质与美洲C. frutescens种质具有较大的扩增片段差异, 为进一步考证我国云南西双版纳地区也是辣椒起源地之一提供了新的证据。     

无辣品种(系)中的辣椒素合成酶的基因缺失有利于用SCAR标记早期检测辣度

用辣椒品种ECW123R(C.annuum)与CM334(C.annuum)杂交,对其121个F2代单株进行的检测表明,辣椒素合成酶基因(CS)与C位点的共分离控制了辣味的表达.故我们认为CS与C紧密连锁.对四个辣味型品种和四个无辣味型品种的测序分析表明,无辣味型品种在CS的5'上游区有一长度为2529bp的缺失(基因序列)存在.我们已研究出该C位点的分子标记,可在植株苗期检测其辣度.根据该缺失序列,我们开发了5个SCAR标志,其中有两个为共显性.这些SCAR标记对早期检测无辣味型个体既方便又准确.     

辣椒SSR标记的开发和高密度遗传连锁图谱的构建

为了方便辣椒的标记辅助育种和遗传分析,我们利用辣椒基因组富集文库和公共数据库辣椒的cDNA序列,从中开发了一批非冗余的、具有2～3个碱基基序的SSR(simple sequence repeat)标记。SSR富集文库由三种限制性内切酶(AluI、HaeⅢ、RsaI)和两种生物素标记的寡核苷酸探针b(GA)15和b(CA)15共同构建而成。从6528个克隆开发了1736个基因组SSR标记,从13003个序列中获得了1344个cDNA序列来源的SSR标记。利用自交系K9-11和MZC-180的种内杂交种(K9-11×MZC-180)获得了双单倍体分离群体,并用于遗传作图。将597个标记定位到该连锁图上,其中包括265个新开发的SSR标记。将该遗传图谱命名为KL-DH,它包括12个连锁群,覆盖了2028cM的遗传距离,标记间的平均距离少于4cM。将KL-DH图谱的框架结构与已发表的COSⅡ图谱进行了比较,并利用番茄的基因组序列来整合两个图谱。COSⅡ图谱是由C.frutescens×C.annuum种间杂种的F2分离群体构建而成。本研究所建立的种内杂交KL-DH图谱和种间杂交COSⅡ图谱在图谱长度和标记分布上比较相似,表明KL-DH图谱几乎覆盖了整个辣椒基因组。     

辣椒的辣味遗传控制与辣椒素生物合成研究进展

 辣椒的辣味源于其果实胎座中合成的辣椒素和二氢辣椒素等生物碱类物质。就辣椒辣味的 遗传特征,影响因素,辣椒素类物质生物合成途径及相关基因进化,辣味性状QTL 定位,Pun1 和pAMT 基因分子标记辅助选择进行了综述。     

涮辣与辣椒属5 个栽培种亲缘关系的研究

 利用筛选出的11 对ISSR 引物对涮辣（Capsicum frutescens L. var. shuanlaense）和辣椒属5个栽培种[一年生辣椒（Capsicum annuum）、灌木状辣椒（C. frutescens）、中国辣椒（C. chinense）、浆果状辣椒（C. baccatum）和绒毛辣椒（C. pubescens）]共计71 份种质的DNA 进行PCR 扩增,共扩增出 112 条谱带,多态性平均为90.17%,材料间遗传相似系数在0.049 ~ 0.875 之间。在相似系数为0.31 时,涮辣与C. frutescens 聚在一组,说明涮辣属于C. frutescens。Capsicum frutescens var. shuanlaense 与C.annuum 亲缘关系最近,其次是C. chinense,与C. baccatum 亲缘关系较远,与C. pubescens 亲缘关系最远。相似系数为0.397 时,供试的66 份C. annuum 材料进一步分为7 个亚组,个旧皱壳辣、建水樱桃椒各自单独聚在一起,其它基本按长角椒（var. longum）、指形椒（var. dactylus）+ 短锥椒（var. breviconoideum）、灯笼椒（var. grossum）、樱桃椒（var. cerasiforme）和簇生椒（var. fascicutatum）聚类,与辣椒植物形态学分类结果大体一致。     

鸟辣椒(C.frutescens L)的遗传变异遗传力和遗传进展量研究

鸟辣椒(C.frutescens L)是一个经济价值相当高的辣椒种，它多年生，椒果小而极辣，具有特别的风味。它的辣椒素(Capsaicin)含量相当高，很适合提取高辣度的含油树脂。印度几乎所有的鸟辣椒都是本地种，可以观察到范围很广的变异性。印度至今的辣椒育种研究主要还集中在C.annuum这个种，对C.frutescens的研究很少关注。考虑到鸟辣椒在工业用途和出口创汇方面的重要性，喀拉拉邦农业大学农学院对已收集到的一些鸟辣椒可用资源进行了试验研究，以测定它们的遗传变异性，遗传力和遗传进展量。     

辣椒雄性不育分子生物学研究进展

遗传定位、基因标记与克隆、标记辅助选择(MAS)等分子生物学技术在作物品种改良中发挥了重要作用。近年来,辣椒分子生物学研究取得了一定进展:(1)构建了一批分布广泛、覆盖整个基因组的种间或种内遗传图谱。(2)对C.annuum及其野生种C.annuum var.glabriusculum 和C.baccatum的全基因组进行测序,明确了辣椒基因组的大小(3.48 Gb)为番茄(Solanum lycopersicum L.)基因组(900 Mb)的4倍。(3)开发了一批连锁标记,奠定了利用基因克隆和MAS技术培育优良品种的基础。(4)发现20个独立遗传的核雄性不育(NMS)基因,开发了与ms1、ms3、ms8、ms10、ms_k、msc-1和一个未命名基因的连锁标记,但除ms1、ms3、ms8和ms10外,其他的NMS基因尚未定位。(5)开发了与辣椒胞质雄性不育系(CMS)不育性相关的线粒体基因atp6的标记,鉴定了与育性恢复(Rf)相关基因,但Rf没能在遗传图谱中定位;鉴定和标记了影响CMS系育性恢复的相关核基因(pr)。综述了辣椒分子生物学研究进展,这些信息将对辣椒种质资源评价、利用MAS培育NMS系和提高NMS系选育效率、利用rf和Rf基因选育CMS的保持系和恢复系,以及杂交种子纯度鉴定等具有一定参考价值。     

辣椒转录组SNP挖掘及多态性分析

 利用SNP分析软件从辣椒（Capsicum annuum L.）251 068条Unigenes中筛选出18 159个SNP,其中有1 781个SNP位点被匹配在1 291个注释基因上,基因功能分类和代谢途径分析表明,其中有853个基因参与初生代谢（28.7%）、细胞代谢（17.3%）、生物合成过程（15.7%）,另有125个（9.7%）基因序列参与新陈代谢途径,53条（4.1%）序列参与次生代谢产物合成途径,31条（2.4%）序列参与植物激素合成途径。 EST-SNP序列中4 172条（22.9%）满足设计CAPS引物条件,为了验证EST-SNP正确性,并选取了15对CAPS引物对5份辣椒材料进行扩增,结果发现有8对（53.3%）引物表现出多态性。表明筛选出这些EST-SNP标记可作为辣椒基因分型、图谱构建等的候选分子标记。     

尼日利亚辣椒栽培品种的农艺性状分析

辣椒(C.annuum和C.frutescens L)是尼日利亚十分重要的蔬菜作物，通常有一年生C．annuum L或多年生的C.frutescens L两种。据有关方面统计，尼日利亚1991年，1992年和1993年的辣椒年产量分别为85万t和90万t。低产的原因主要是缺少优良品种和病虫，特别是辣椒脉斑驳病毒(PVMV)为害(Alegbeio等1999)。为此，本文作者们进行了本试验，对尼日利亚普遍栽培的42个辣椒品种进行了6个农艺性状和生理性状：即到达开花与成熟期的天数、株高、果长、果宽和产量的研究，以期选育出新的优良品种。     

辣椒素生物合成相关基因研究进展

辣椒素是一种仅在辣椒属植物中合成的十分重要的次生代谢产物,其生物合成受遗传和环境的双重影响。辣椒中辣椒素含量的高低决定辣度的大小。辣椒素类物质是由香草基胺与C9-C11支链脂肪酸合成,前者来源苯丙氨基酸途径,后者来源于缬氨酸或亮氨酸。参与辣椒素合成途径中目前已知的酶有:苯丙氨酸裂解酶(PAL)、肉桂酸水解酶(Ca4H)、对香豆酸水解酶(C3H)、咖啡酸转甲氧基酶(COMT)、氨基转移酶(pAMT)、支链氨基酸转移酶(BCAT)、β-酮脂酰-ACP合酶(KAS)、酰基运载蛋白(ACL)、酰基-ACP-硫酯酶(FAT)、去饱和酶、酰基CoA合成酶(ACS)和辣椒素合成酶(capsaicin synthase,CS)等。目前,参与辣椒素类物质生物合成的PAL、Ca4H、COMT、pAMT、KAS、ACL、FAT、ACS和CS基因已经克隆出来,相应功能也做了初步的研究。综述了辣椒素生物合成相关基因的克隆和特性研究的最新进展,并探讨了辣椒素基因研究存在的问题和今后研究的方向。     

《中国蔬菜》2012·22 学术论文导读

辣椒素类物质生物合成途径及其相关基因研究进展吴智明等(仲恺农业工程学院园艺园林学院,广东广州510225;华南农业大学园艺学院,广东广州510642)—《中国蔬菜》2012(22)辣椒素类物质是辣椒果实胎座中产生的特异辣味代谢产物的总称。辣椒素类物质在辣椒果实中的生物合成主要有两条途径:以苯丙氨酸为前体的苯丙烷途径和以缬氨酸或亮氨酸为前体的支链脂肪酸     

盐碱胁迫下羊草转录因子的转录组分析

以羊草为试材,采用罗氏454二代测序方法,研究了羊草转录因子家族在逆境胁迫条件下来自38个家族的243个转录因子表达差异模式,以期揭示WRKY、C3HL、NAC等转录因子家族差异基因数量,探讨羊草的抗逆分子机制。结果表明:羊草转录组测序片段经de novo拼接共获得104 105条Unigene序列,对照含有97个转录因子基因,盐碱处理组含有213个转录因子,其中67个转录因子为2组共表达。差异基因表达分析揭示羊草主要通过WRKY、C3HL、NAC转录因子家族的差异表达调控盐碱适应性。该研究为耐盐碱型作物培育奠定了基础。     

辣椒种质亲缘关系的数量分类学研究

基于29个表型性状对辣椒属(Capsicum)5个栽培种的60份种质进行了聚类分析,结果显示:60份材料两两不同种质间遗传距离在1.376～7.321之间,平均为4.112;以遗传距离4.412为阀值,60份种质被分为4大组,即C.annuum+C.chinense组、C.baccatum组、C.frutescens组和C.pubescens组,表明C.annuum与C.chinense亲缘关系最近,而与C.pubescens最远;C.annuum5个变种在4.013阀值处分为2组,长椒(var.longum)、灯笼椒(var.grossum)和樱桃椒(var.cerasiforme)在同一组。本文还就C.annuum变种的演化进行了探讨。     

辣椒素类物质生物合成途径及其相关基因研究进展

辣椒素类物质是辣椒果实胎座中产生的特异辣味代谢产物的总称。辣椒素类物质在辣椒果实中的生物合成主要有两条途径：以苯丙氨酸为前体的苯丙烷途径和以缬氨酸或亮氨酸为前体的支链脂肪酸途径。本文综述了近年来国内外学者在辣椒素类物质生物合成过程中的主要酶类基因的克隆、基因表达调控机制研究方面取得的最新进展。     

《中国蔬菜》2012·22学术论文导读

辣椒素类物质生物合成途径及其相关基因研究进展 吴智明等（仲恺农业工程学院园艺园林学院,广东广州510225;华南农业大学园艺学院,广东广州510642）—《中国蔬菜》2012（22）辣椒素类物质是辣椒果实胎座中产生的特异辣味代谢产物的总称。辣椒素类物质在辣椒果实中的生物合成主要有两条途径：以苯丙氨酸为前体的苯丙烷途径和以缬氨酸或亮氨酸为前体的支链脂肪酸     

不同栽培条件下辣椒果实辣椒素含量的分析与QTL定位

利用辣味辣椒Perennial(Capsicum annuum)和无辣味辣椒83-58种内重组自交系群体构建的辣椒种内遗传图谱,以温室和露地栽培条件下无辣味辣椒77013A与重组自交系群体各株系杂交F1果实的辣椒素和二氢辣椒素含量作为表型性状进行分析。结果表明,温室和露地栽培条件下辣椒素和二氢辣椒素的含量和比值差异明显。对露地和温室栽培条件下辣椒果实辣椒素和二氢辣椒素含量、总和及其比值进行了QTL定位,共获得16个关于辣椒素和二氢辣椒素含量的QTL位点,分布在辣椒第2、4、12号染色体上,2号染色体上同时控制辣椒素、二氢辣椒素、二者比值和辣椒素总量的主效QTL位点cap2.1、dhp2.1、C/D2.1和(C+D)2.1,均在露地和温室被检测到,其LOD值大于5.0,贡献率为20.2%~76.6%,侧翼标记均为BD76366和Pun1,12号染色体上调控辣椒素总量的微效QTL也在温室和露地同时被检测到,其他QTL位点未在两种环境下同时定位到。     

印度辣椒基因型生化物质含量评价

辣椒(C.annuum L)是能提取辣椒素的唯一原料。辣椒素是一种生物碱类物质，具有健胃、刺激消化的作用，在人民的日常饮食生活中已成为重要内容。辣椒素除可以用来治疗风湿病外，还有其它不少医药性质。另外青椒富含Vc，有很高的营养价值。辣椒果实的颜色由类胡萝卜素的含量决定，而类胡萝卜     

最新辣椒属内种名汇编

辣椒属(Capsicum)的种的命名史曾经历过多次重复。当初林奈在他的著作《植物种志》(Species plantarum，1753)中将辣椒属分为两个种，即一年生椒C．annuum和灌木状椒C．frutescens；在之后的著作《曼迪沙植物志》(Mantisa plantarum，1767)中又添加了小樱椒C．baccatum和大椒C．grossum两个种。到19世纪末年。