加強(qiáng)分子生物學(xué)研究，促進(jìn)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展

叢佩華，張彩霞，韓曉蕾，張利義

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加強(qiáng)分子生物學(xué)研究，促進(jìn)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展

叢佩華，張彩霞，韓曉蕾，張利義

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所/農(nóng)業(yè)部園藝作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國(guó)家蘋(píng)果育種中心，遼寧興城 125100）

隨著高質(zhì)量蘋(píng)果多品種基因組全序列及重測(cè)序數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn)，其對(duì)蘋(píng)果乃至薔薇科作物分子育種產(chǎn)生十分重要的影響[1-5]，也昭示蘋(píng)果分子生物學(xué)研究步入后基因組時(shí)代。如何基于基因組所提供的信息，發(fā)展和利用新的技術(shù)手段，如最新的基因編輯技術(shù)，在全基因組水平上全面分析基因的功能至關(guān)重要[6]。同時(shí)，多組學(xué)聯(lián)合發(fā)展使生物學(xué)研究從對(duì)單一研究基因表達(dá)模式轉(zhuǎn)向多個(gè)基因或多個(gè)家族基因系統(tǒng)分析，包括研究基因間的相互關(guān)系及其網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。然而，由于蘋(píng)果基因組存在高度雜合、遺傳背景復(fù)雜、自交不親合與童期長(zhǎng)等特點(diǎn)，使蘋(píng)果重要性狀相關(guān)的基因功能驗(yàn)證等分子生物學(xué)研究較其他農(nóng)作物仍然落后[7]。在蘋(píng)果分子生物學(xué)研究上，需要從多個(gè)層面解決一些特色如柱狀性狀、氮素等營(yíng)養(yǎng)元素利用以及生物脅迫和非生物脅迫等一系列重要生物學(xué)問(wèn)題背后的分子機(jī)制，以促進(jìn)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[8-10]。

在后基因組時(shí)代，轉(zhuǎn)錄因子家族的研究仍然是分子生物學(xué)熱點(diǎn)，這是由于功能基因調(diào)控分子機(jī)制的解析離不開(kāi)轉(zhuǎn)錄因子。本欄目以“蘋(píng)果分子生物學(xué)研究”專(zhuān)題的形式刊發(fā)4篇與轉(zhuǎn)錄因子基因克隆和表達(dá)分析的相關(guān)文章，其中《蘋(píng)果基因家族生物信息學(xué)及表達(dá)分析》一文開(kāi)展蘋(píng)果LIM轉(zhuǎn)錄因子家族成員的生物信息學(xué)及表達(dá)分析研究。發(fā)現(xiàn)和可能與果銹的形成有關(guān)，為進(jìn)一步從分子水平上研究果銹的調(diào)控提供了線索?！短O(píng)果乙烯響應(yīng)因子對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)分析》一文通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得過(guò)表達(dá)蘋(píng)果愈傷組織，在對(duì)的表達(dá)量與高鹽、低溫等非生物脅迫之間的關(guān)聯(lián)分析基礎(chǔ)上，探究對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)，這有助于為蘋(píng)果砧木的遺傳改良提供理論參考?！短O(píng)果NLP轉(zhuǎn)錄因子基因家族全基因組鑒定及表達(dá)模式分析》一文首次對(duì)蘋(píng)果NLP轉(zhuǎn)錄因子全基因組成員進(jìn)行鑒定，并從基因和蛋白水平上系統(tǒng)地檢測(cè)MdNLPs的組織表達(dá)、氮響應(yīng)過(guò)程及非生物脅迫變化情況，這可對(duì)提高果樹(shù)氮肥利用效率與提質(zhì)增效帶來(lái)新的思考?！吨鶢钐O(píng)果基因的篩選與候選基因分析》一文在前期基因定位的基礎(chǔ)上，通過(guò)轉(zhuǎn)錄組在柱狀和普通型蘋(píng)果莖尖中篩選到一個(gè)候選轉(zhuǎn)錄因子基因，其在柱狀蘋(píng)果中顯著上調(diào)表達(dá)，推測(cè)該基因可能與柱狀蘋(píng)果樹(shù)型形成有關(guān)。

另外，CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng)突破性的問(wèn)世，使其必然成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域的助力器。目前，該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于多種植物基因功能研究和新種質(zhì)創(chuàng)制[11-15]，在分子育種中表現(xiàn)出巨大的前景。其中，驅(qū)動(dòng)U6 snRNA轉(zhuǎn)錄的U6啟動(dòng)子常作為CRISPR/Cas9基因編輯載體中驅(qū)動(dòng)sgRNA轉(zhuǎn)錄的重要元件。但是，目前還未有蘋(píng)果內(nèi)源U6啟動(dòng)子介導(dǎo)的CRISPR/Cas9基因編輯體系。《蘋(píng)果U6啟動(dòng)子的克隆及功能分析》一文從蘋(píng)果基因組克隆6條U6啟動(dòng)子，并篩選出一條轉(zhuǎn)錄活性高且片段長(zhǎng)度較短的U6啟動(dòng)子，將促進(jìn)CRISPR/ Cas9基因編輯體系在蘋(píng)果育種方面發(fā)揮工具的作用。

以上5篇論文圍繞蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)面臨的主要科學(xué)和實(shí)踐問(wèn)題，從分子水平深入研究蘋(píng)果響應(yīng)非生物逆境脅迫的調(diào)控機(jī)制，為蘋(píng)果抗逆種質(zhì)的創(chuàng)制、定向遺傳改良和基因編輯提供了理論參考。希望上述論文的發(fā)表能夠給蘋(píng)果分子生物學(xué)研究奠定更多基礎(chǔ)，進(jìn)一步推動(dòng)蘋(píng)果分子育種技術(shù)的發(fā)展。

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Strengthen the Research of Molecular Biology, Promote the Sustainable Development of Apple Industry

CONG PeiHua, Zhang CaiXia, HAN XiaoLei, ZHANG LiYi

(Research Institute of Pomology, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Fruit Germplasm Resources Utilization, Ministry of Agriculture/National Apple Breeding Center, Xingcheng 125100, Liaoning)

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.23.012

2019-11-22；

2019-11-29

農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金（CARS-27）、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（CAAS-ASTIP-2016-RIP-02）

叢佩華，congph@163.com

（責(zé)任編輯 趙伶俐）