“該研究揭示了苦蕎重要代謝物定向變化的遺傳機制，為苦蕎藥用特性和抗病性的遺傳改良提供了理論依據(jù)?！?/p>
近日，記者從中國農(nóng)科院獲悉，一項針對傳統(tǒng)作物苦蕎的研究，系統(tǒng)描述了苦蕎在馴化過程中的代謝組變異圖譜。
該研究揭示了苦蕎重要代謝物定向變化的遺傳機制，為苦蕎藥用特性和抗病性的遺傳改良提供了理論依據(jù)。研究由中國農(nóng)科院作物科學研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新團隊完成，成果在線發(fā)表于《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。
該研究是首次對苦蕎進行大規(guī)模代謝物分析，將有助于苦蕎的藥用特性和抗病性的遺傳改良。中國農(nóng)科院供圖
苦蕎隸屬蓼科蕎麥屬，是一種起源于我國的重要雜糧作物。因其對環(huán)境的適應力強、生育期短，是高海拔冷涼地區(qū)的主要糧食作物。蕎麥代謝物豐富，富含多種生物活性物質(zhì)、可溶性膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)元素等。其中黃酮類、蒽醌類化合物等具有降三高、防治心腦血管疾病及多種慢性病等作用。
前期研究發(fā)現(xiàn)在蕎麥馴化過程中，黃酮類物質(zhì)蘆丁等含量降低且抗病能力減弱，但其背后的遺傳基礎(chǔ)并不清楚。
該團隊利用200份苦蕎微核心種質(zhì)資源的成熟谷粒為研究材料，構(gòu)建了苦蕎代謝組數(shù)據(jù)庫，其中包含567種已知代謝物和525種未知代謝物?？嗍w地方栽培群體NL、SL與野生群體HW的代謝組進行比較發(fā)現(xiàn)，NL和SL中分別有245種和265種顯著差異代謝物，包括兒茶素、表兒茶素、原花青素B2等黃酮類物質(zhì)。
實驗分析發(fā)現(xiàn)，588個定位信號位于馴化區(qū)間內(nèi)，這表明大多數(shù)差異代謝物在馴化過程中受到了選擇。
另外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，在苦蕎馴化過程中，蕎麥立枯病的抵抗能力降低，該病害嚴重威脅蕎麥的增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。研究人員對150份苦蕎品種進行了立枯病抗性評價，發(fā)現(xiàn)其抗病能力與其次生代謝產(chǎn)物水楊酸（SA）的含量呈正相關(guān)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在苦蕎毛狀根中過表達糖苷水解酶基因FtSAGH1可以提高水楊酸含量。在擬南芥中異位表達FtSAGH1，能提高對立枯絲核菌的抗性。
此外，該研究還揭示了原花青素合成的調(diào)控機制以及糖苷轉(zhuǎn)移酶FtUGT74L2影響蒽醌類化合物大黃素發(fā)生定向選擇的分子機制。該研究是首次對苦蕎進行大規(guī)模代謝物分析，將有助于苦蕎的藥用特性和抗病性的遺傳改良。研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的支持。
