中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院發(fā)布胡椒染色體級別精細(xì)基因組，揭秘其“辣”味機(jī)制

近日，中國熱科院香飲所聯(lián)合華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、馬來西亞科學(xué)院等7 家單位，繪制了我國胡椒栽培種“熱引1 號”染色體級別精細(xì)基因組圖譜（木蘭亞綱胡椒目首次報道基因組組裝的物種），綜合解讀了胡椒的基因組特征，物種進(jìn)化位置，并對胡椒堿合成代謝網(wǎng)絡(luò)和關(guān)鍵基因及其基因家族進(jìn)行深入研究，研究結(jié)果為被子植物演化及胡椒堿生物合成提供了新的見解。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在國際著名雜志《Nature》子刊Nature Communications（IF=11.878）上。

胡椒（Piper nigrum，2n = 52）是木蘭亞綱（Magnoliids）胡椒目（Piperales）胡椒科（Piperaceae）胡椒屬（Piper）的熱帶木質(zhì)藤本植物。胡椒素有“香料之王”、“黑色黃金”的美譽，在人類歷史文明進(jìn)程中占有獨特地位。在中世紀(jì)的歐洲，胡椒是社會地位和財富的象征，價比金銀，可作為貨幣流通，胡椒貿(mào)易路線的拓展促成了新航路開辟、地理大發(fā)現(xiàn)等重要歷史事件。當(dāng)前，胡椒廣泛種植于熱帶、亞熱帶30多個國家和地區(qū)，已成為服務(wù)國家“一帶一路”倡議的重要媒介作物。

研究團(tuán)隊結(jié)合PacBio 三代測序、10X Genomics、基于直接標(biāo)記和染色（DLS）的BioNano單分子光學(xué)圖譜和Hi-C 染色體交互捕獲四種測序技術(shù)，實現(xiàn)了胡椒染色體級別的組裝?；?1 個典型物種的比較基因組和系統(tǒng)發(fā)育分析，確定了胡椒及其所在木蘭亞綱的系統(tǒng)發(fā)育位置，即木蘭亞綱與整個單子葉-雙子葉互為姐妹關(guān)系，胡椒目與木蘭目-樟目互為姐妹關(guān)系，且大約在175-187 MYA（95% HPD）發(fā)生分歧。同時，進(jìn)一步通過基因家族擴(kuò)增、比較轉(zhuǎn)錄組和序列進(jìn)化分析，揭示了胡椒最主要的功能物質(zhì)胡椒堿生物合成的特異性，初步闡述胡椒堿生物合成分子機(jī)理。