近日，TOP期刊New Phytologist（影响因子10.32）在线发表了题为“Chromosome-scale genome assembly and insights into the metabolome and gene regulation of leaf color transition in an important oak species, Quercus dentata”的研究论文，解析重要栎属植物-槲树染色体水平基因组并揭示其秋季叶色转变的调控机制。

槲树（Quercusdentata）广泛分布于东北亚地区，是我国华北与东北地区森林重要建群种，其木材、橡子、叶片均有很高的利用价值。槲树树龄长，树型高大，生态适应性好，抗生物与非生物胁迫强，其叶片大且叶型奇特，秋色叶为红色，又称为中国红栎，广泛应用于城乡绿化景观建设中，但目前对槲树优良性状的遗传基础和遗传多样性仍缺乏深入研究。树木秋色叶转变常伴随着叶片衰老过程中的叶绿素降解和花青素合成，在环境信号如秋季低温和光照变化的影响下，对于叶片衰老和着色两个过程是否存在偶联以及如何协同调控的重要科学问题仍不清楚。

该研究结合Nanopore长读长测序与Hi-C技术，获得了槲树高质量基因组组装（893.54 Mb）和功能注释，进行了比较基因组分析和同源物种共线性分析，鉴定了槲树秋色叶转变过程中类黄酮合成和叶绿素降解途径相关代谢通路。通过对叶色变化5个时期的转录组和代谢组联合分析，构建了槲树叶色变化过程中叶绿素降解和花青素合成的时序性基因共表达调控网络，并基于酵母单双杂交实验对关键基因调控模式进行了验证。该研究建立了槲树叶色转变过程中以NAC，MYB，HY5转录因子为核心的叶绿素降解和花青素合成的协同调控网络，揭示了秋色叶变色和衰老过程中的分子调控机制，为栎属植物的适应性和基因组功能研究奠定基础。

图1. A槲树基因组特征；B系统发育、基因家族和共线性分析；C叶色转变过程中类黄酮含量的变化；D叶色转变过程中相关转录因子表达量分析

图2.槲树秋色叶转变过程中叶绿素降解和花青素合成的分子调控网络

该工作由北京农学院城市林业团队联合北京林业大学完成，联合培养博士生王文波、何祥凤副教授和博士生严雪梅为论文的共同第一作者，北京农学院冷平生教授，胡增辉教授和北京林业大学毛建丰教授为共同通讯作者，北京农学院王文和教授、吴静副教授等参与了该工作。该研究得到国家重点研发计划项目（2018YFD1000406），北京市教委-北京市自然科学基金联合项目（KZ201810020028）以及北京市教委生态修复工程跨学科创新项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1111/nph.18814

槲树基因组数据链接：https://ngdc.cncb.ac.cn/search/?dbId=gwh&q=GWHBRAD00000000