Wetenschap
Mechanisme van paarse kleur en smaak van HongShanCaiTai, het keizerlijke gerecht van China, onthuld
Brassica is lange tijd van het grootste belang geweest voor de landbouw en de menselijke voeding en bevat diverse populaire gewassen zoals boerenkool, bloemkool, koolzaad, raap, paksoi, kool, mosterd en choisam, die wereldwijd een hoge economische waarde hebben. Tot nu toe zijn de genomen van ruim twintig Brassica rapa-gewassen verzameld. Er moeten echter nog volledig complete genomen van B. rapa worden samengesteld.
Om het ontbrekende stukje van het onderzoek op te vullen en de speciale agronomische kenmerken van purpuraria op te lossen, gebruikten onderzoekers diepgaande ONT- en HiFi-sequencinggegevens om de eerste T2T-gapvrije genomen van B. rapa ssp te voltooien. chinensis cv. AiJiaoBai, een bladgroente; en B. rapa ssp. purpuraria cv. HongShanCaiTai, een bloemenscheutgroente. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science Bulletin .
Op basis van de gap-free genomen hebben de onderzoekers in detail de sequentiekenmerken van de zeer complexe regio's van B. rapa opgelost. De centromeren van B. rapa bestonden uit satellietsequenties gevormd door monomeer van 176 bp. In tegenstelling tot de typische strak geordende structuur van rDNA in andere planten, vertoonde het 45S-rDNA van B. rapa losse en aanzienlijk uitgebreide kenmerken, die grote gebieden op de chromosomen in beslag namen. Het inbrengen van een groot aantal specifieke typen TE is de belangrijkste bron van de uitbreiding.
Het is opmerkelijk dat de 45S-rDNA-gebieden van B. rapa volledig overlappen met de pericentromeren, wat aangeeft dat het 45S-rDNA op de een of andere manier verband kan houden met de vorming van pericentromeren.
Purpuraria is paarsrood van kleur vanwege het hoge gehalte aan proanthocyanidinen, een klasse van bioactieve antioxidanten die cardiovasculaire en cerebrovasculaire ziekten voorkomen, terwijl ze leverbescherming en andere fysiologische functies bezitten.
Door de genomen van 21 ondersoorten van B. rapa te vergelijken, ontdekten de onderzoekers dat een structurele variant (SV) op chromosoom 7 specifiek voor de purpuraria uiteindelijk leidde tot het fenotype van de paarsrode scheutstelen. Deze SV bevindt zich in het promotorgebied, 245 bp stroomopwaarts van de transcriptiefactor BrMYB2 op een domesticatielocus van de purpuraria.
Daaropvolgende experimenten toonden aan dat de SV had geresulteerd in een significante opregulatie van BrMYB2 in de scheutstelen van purpuraria, wat uiteindelijk resulteerde in de paarsrode kleur. De aanwezigheid van deze SV en het effect ervan werd gevalideerd in verschillende purpuraria-toetredingen.
Purpuraria geniet de voorkeur vanwege zijn unieke smaak als lokale seizoensspecialiteit. Eerder werd gemeld dat glucosinolaten (GSL's) een cruciale rol spelen bij het bepalen van de speciale smaak van B. rapa. De onderzoekers wezen erop dat verschillende genen in de alifatische GSL-biosyntheseroute aanzienlijk zijn opgereguleerd in purpurariabladeren, wat erop wijst dat de biosynthese ervan in purpuraria aanzienlijk kan worden verhoogd.
Bovendien produceerde het GTR1-gen, dat het transport van GSL's van bladeren naar scheutstengels bevordert, extra kopieën in purpuraria, wat leidde tot de tientallen-voudige opwaartse regulatie ervan. De hoge biosynthese van alifatische GSL's en hun efficiënte transport naar de scheutstelen kunnen de genetische basis zijn voor de speciale smaak van purpuraria als bloemenscheutgroente.
Deze studie werd geleid door prof. Kun Wang (State Key Laboratory of Hybrid Rice van College of Life Sciences, Hubei Hongshan Laboratory of College of Life Sciences, Institute for Advanced Studies en RNA Institute of Wuhan University), prof. Aihua Wang (Wuhan Plantaardige Wetenschappen). Research Institute, Wuhan Academy of Agricultural Sciences) en prof. Qijun Nie (Institute of Economic Crops, Hubei Academy of Agricultural Sciences).