基于附加系研究菘蓝的基因组结构及与油菜的互作

Chinese woad（Isatis indigotica Fort.，2n=14）(Radix Isatidis ) is traditional and widely used Chinese medicinal plant, but its genome remains to be analyzed. Previously, the somatic hybrids between I. indigotica and Brassica napus were produced and backcrossed to B. napus, which resulted in the development of the whole set of the additional lines with one of seven woad chromosomes in the B. napus background and then the dissection of woad genome. In the project, the transcriptomic and metabolomic analyses will be made for the whole set of additional lines in the comparison with two parental species, to assign the expressed genes and the related metabolites to each woad chromosome, and to reveal the interaction between the individual woad chromosomes and B. napus genomes. The identity of each woad chromosome in the addition lines should be clarified with the conserved chromosomal blocks of the crucifer ancestral karyotype. The results from the study will give new insights for the woad genome structure.

芸薹科植物菘蓝（根即板蓝根）为我国大量使用的传统药用植物，但其基因组结构有待研究。我们前期人工合成了菘蓝与甘蓝型油菜的体细胞杂种并与甘蓝型油菜连续回交，将其7条不同染色体分别附加至甘蓝型油菜染色体组而成功分解菘蓝染色体组。本项目利用全套的甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系进行转录组和代谢组分析，定位每条菘蓝染色体上的表达基因及控制的代谢产物；分析每个附加系中单条菘蓝染色体对甘蓝型油菜基因表达的影响与互作；利用十字花科祖先染色体核型的保守区段构建菘蓝染色体核型。故较全面研究我国这一重要药用植物的基因组结构。

芸薹科植物菘蓝（根即板蓝根）为我国大量使用的传统药用植物，但其基因组结构有待研究。我们前期人工合成了菘蓝与甘蓝型油菜的体细胞杂种并与甘蓝型油菜连续回交，将其7条不同染色体分别附加至甘蓝型油菜染色体组而成功分解菘蓝染色体组。本项目对全套的甘蓝型油菜-菘蓝附加系进行转录组和代谢组分析，定位每条菘蓝染色体上的表达基因及控制的性状与代谢产物。菘蓝的一条染色体上同时携带与褐色花粉性状紧密连锁的花药发育基因、硫苷合成的基因，这些基因一起渗入油菜而产生菘蓝异源胞质不育系的恢复系。各个附加系产生了不同类型及含量的菘蓝生物活性化合物，其中一个附加系中含量上升的化合物的数目最多，特别是决定菘蓝质量的多数药用化合物的含量高于菘蓝；重要的是，发现在细胞培养及老鼠体内该附加系对禽流感病毒H5N6增殖的抑制效果与抗病毒药物相当、明显高于菘蓝;因附加系的生物量比菘蓝高很多，可作为人类蔬菜、动物饲料及制药原料加以利用。