孫東宇，胡彩珠，王歡歡，周碧燕

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510642）

西番蓮系西番蓮科 （Passifloraceae） 西番蓮屬（Passiflora）多年生藤本植物，該屬植物有400 多種，原產(chǎn)南美洲的巴西至阿根廷一帶。 國內(nèi)一般散布于臺灣、廣東、福建、廣西、浙江、四川等省，目前較大規(guī)模種植的有紫果西番蓮（P.edulis）、 黃果西番蓮（P.edulis f.flavicarpa）及二者的雜交種[1]。 西番蓮營養(yǎng)豐富，風(fēng)味特殊；花朵奇特，香氣濃郁；果皮、籽粒和葉片中還存在黃酮類物質(zhì)、酰胺類化合物，以及醌醇等生物活性成分[2，3]，具有很大的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

目前， 國內(nèi)對西番蓮的研究重點(diǎn)主要集中于化學(xué)成分、藥理效應(yīng)、現(xiàn)代臨床研究應(yīng)用和離體培育技術(shù)等[4]方面。 由于分子生物學(xué)的發(fā)展，基于PCR 的植物分子標(biāo)記如RAPD、AFLP、SSR、ISSR 等，也被廣泛應(yīng)用于植物遺傳調(diào)查中[5]。并且測序技術(shù)的出現(xiàn)也為西番蓮的研究提供了新的手段。 隨著測序技術(shù)的不斷創(chuàng)新，西番蓮的分子機(jī)理研究也在不斷深入，致使從表型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵基因的研究[6，7]，為西番蓮的種質(zhì)資源分析及育種抗性方向提供指導(dǎo)。

1 西番蓮分子標(biāo)記的研究進(jìn)展

ISSR 標(biāo)記法（inter-simple sequence repeats）是通過采用17～22 個(gè)堿基的重復(fù)錨定引物擴(kuò)增重復(fù)序列之間的關(guān)系片段[8，9]。 吳田等[10]首先探討西番蓮DNA的提取技術(shù)， 并設(shè)計(jì)西番蓮ISSR-PCR 的擴(kuò)增系統(tǒng)。Araya S 等[11]使用NGS 技術(shù)獲得西番蓮DNA 序列數(shù)據(jù)庫， 可用于鑒別西番蓮基因組中的微衛(wèi)星重復(fù)序列，檢測西番蓮果實(shí)中的高水平DNA 多態(tài)性。 嚴(yán)佳文等[12]從基因組調(diào)研測序序列中鑒定出202 272 個(gè)SSR 位點(diǎn)。 Goncalo Santos Silva 等[13]利用基因組原位雜交（GISH）技術(shù)，闡明西番蓮亞屬和西番蓮屬種之間基因組的相互關(guān)系。

2 西番蓮高通量測序技術(shù)的研究進(jìn)展

基因組研究（Genomics）是指對各種基因的構(gòu)造與特性進(jìn)行研究的一個(gè)領(lǐng)域，于1986 年由美國生物學(xué)家ThomasRoderick 發(fā)現(xiàn)， 并在20 世紀(jì)90 年代出現(xiàn)。基因組學(xué)研究一般包括兩方面的內(nèi)容：以全基因組測序?yàn)槟繕?biāo)的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structural genomics）和以基因功能鑒定為目標(biāo)的功能基因組學(xué)（functional genomics），又被稱為后基因組（postgenome）研究[14，15]。

在真核生物中，基因組包含該物種單套染色體組的全部遺傳物質(zhì)。植物的每個(gè)細(xì)胞中都含有3 個(gè)獨(dú)特的基因組：核基因組、線粒體基因組和質(zhì)體基因組。目前，大都研究核基因組。染色體則為基因載體，不同基因和染色體上的結(jié)構(gòu)組分功能是緊密相連的[16]，基因組測序能讓我們清晰了解植物基因的功能和演化過程。

果樹的全基因組測序工作一直在進(jìn)行。 目前近360 個(gè)物種的基因組序列已經(jīng)公布[17]。相較于其他物種，西番蓮的測序工作也十分豐富。Beltsville Agricultural Research Center 利用Illumina 對西番蓮栽培品種‘CGPA1’進(jìn)行測序并組裝到Scaffold 水平，但并未對其基因組進(jìn)行解析。Cauz-Santos L A 等[18]發(fā)表第1篇西番蓮葉綠體基因組文章，獲得P.edulis 的完整核苷酸序列， 并對金虎尾目和豆類進(jìn)行系統(tǒng)生物學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)P.edulis 葉綠體基因組的特征。 吳艷艷等[16]致力于探究西番蓮基因組注釋和系統(tǒng)進(jìn)化分析，從而為科學(xué)、高效地開發(fā)和利用西番蓮提供依據(jù)。 Ma D等[19]發(fā)表第1 篇西番蓮染色體級別的基因組文章，進(jìn)一步探究西番蓮香氣生物合成的機(jī)理。嚴(yán)佳文等[12]運(yùn)用K-mer 計(jì)算與生物信息學(xué)， 估計(jì)并確定基因組載體的尺寸、基因載體的雜合度、GC 濃度、簡單復(fù)制序列濃度等， 并對西番蓮的簡單復(fù)制序列進(jìn)行特征分析， 為基于全基因組的簡單復(fù)制序列標(biāo)記研究提供基礎(chǔ)。Xia Z 等[20]首先揭示西番蓮1341.7Mb 染色體規(guī)模的基因組裝配， 為西番蓮基因組進(jìn)化的風(fēng)味特性提出系統(tǒng)生物學(xué)的觀點(diǎn)， 并對改良百香果的培養(yǎng)技術(shù)提供重要的資料。

3 西番蓮抗病研究的進(jìn)展

西番蓮極容易被病毒入侵， 目前國內(nèi)一共報(bào)告26 個(gè)入侵西番蓮的事件病毒[21，22]。含有真菌13 種、細(xì)菌2 種、病毒和類菌等化合物共10 余種[4]。 目前，主要應(yīng)用于生物學(xué)檢驗(yàn)、電子顯微鏡測定、血清學(xué)檢驗(yàn)和分子生物學(xué)測定等領(lǐng)域技術(shù)[23]。 與逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)等傳統(tǒng)分子生物學(xué)檢測方式比較，小RNA 檢測技術(shù)（small RNA sequencing，sRNA-seq）不但能夠同時(shí)識別多個(gè)DNA 或RNA 病毒，而且還能發(fā)現(xiàn)新病毒及新分離物，已被普遍應(yīng)于各種植物病毒診斷[24～26]。林順權(quán)[27]通過發(fā)根農(nóng)桿菌MAFF03-01724 株系直接侵染紫果西番蓮， 從而完成紫果西番蓮的遺傳轉(zhuǎn)化。王海河等[28]首先測定黃白花葉病毒西番蓮，并對分離的RNA3 的cDNA 全長進(jìn)行克隆和序列研究。劉志昕等[29]以黃白花葉病毒（CMV）西番蓮分離物的外殼蛋白基因（CMV-Pf-cp）為目的基因，插入PBI121 質(zhì)粒35S 啟動(dòng)子后，構(gòu)建植物基因表達(dá)載體PBIC，并且篩選出用于西番蓮遺傳轉(zhuǎn)化的培養(yǎng)基配方和西番蓮再生植株的生根培養(yǎng)基。Spiegel 等[30]在西番蓮屬植物中分離出一種潛伏病毒（PLV）。 并通過測序確定PLV的完整核苷酸序列和基因組結(jié)構(gòu)。 Chong Y H 等[31]研究西番蓮木質(zhì)病毒（PWV）中的臺灣西番蓮木質(zhì)?。≒WD）的核苷酸/氨基酸同源性及其分子特征，為西番蓮木質(zhì)病毒進(jìn)行重新歸類。 嚴(yán)佳文等[23]應(yīng)用sRNAseq 解析貴州省疑似病毒入侵的西番蓮樣品， 綜合RT-PCR 檢驗(yàn)了鑒別結(jié)論，克隆病毒外殼蛋白質(zhì)（coat protein，CP）基因組上的閱讀框序列，并針對被鑒別病毒的各種分裂物開展系統(tǒng)發(fā)育解析。

4 展望

分子生物學(xué)手段已應(yīng)用在基因組學(xué)研究中。 隨高通量測序技術(shù)發(fā)展所產(chǎn)生的數(shù)字基因組表達(dá)圖譜（DGE）測序技術(shù)、小RNAs 測序、快速降解組測序技術(shù)、DNA 甲基化測序、 染色質(zhì)免疫共沉淀DNA 測序技術(shù)等新型方法,給科研人員開展農(nóng)業(yè)科研工作帶來更多選擇。 分子技術(shù)的快速發(fā)展，加快了西番蓮基因組學(xué)在種質(zhì)資源分析與分子育種方面的研究進(jìn)展，提升了西番蓮新品種培育的技術(shù)與方法， 推動(dòng)了西番蓮高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)。