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综述:基因组技术推动观赏植物育种的进展:机遇、挑战与未来方向
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月02日 来源:Functional & Integrative Genomics 3.9
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(编辑推荐)本综述系统阐述了全基因组测序(WGS)和CRISPR/Cas9基因编辑技术在观赏植物育种中的革命性应用,揭示了其对花卉颜色、形态、抗逆性等性状调控基因的挖掘价值,为培育新型品种提供分子设计策略,同时探讨了技术转化面临的挑战与产业化前景。
Abstract
观赏植物作为全球价值数百亿美元的园艺产业核心,其品种改良需求持续增长。全基因组测序(WGS)技术的突破性进展,为解析花色素合成(如类黄酮代谢途径)、花瓣形态发育(如MADS-box基因家族)及花香物质(苯丙烷类/萜烯类化合物)等关键性状的遗传基础提供了全新工具。高质量基因组组装已成功应用于月季(Rosa hybrida)、兰花(Phalaenopsis)等物种,定位到调控花青素合成的ANS基因、影响花瓣对称性的CYC基因簇等靶点。
基因组编辑的精准调控
CRISPR/Cas9系统通过敲除F3'H基因实现矮牵牛花色从粉红到蓝色的转变,而TPS基因编辑可定向增强花香成分里那醇的合成。值得注意的是,多基因编辑体系(如GoldenBraid 2.0)在菊花花期同步调控中展现出技术优势,但体细胞嵌合现象仍是技术转化的主要瓶颈。
挑战与展望
尽管WGS数据揭示了观赏植物基因组存在大量串联重复序列和近期多倍化事件,但杂合度高、转座子活跃等特征导致基因组拼接困难。未来需结合单细胞测序(scRNA-seq)和三维基因组技术解析基因调控网络,而合成生物学策略(如人工染色体)或将突破传统育种周期限制。产业层面,需建立观赏植物基因编辑监管框架以平衡创新与生物安全。
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