“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。”
近日，記者從中國農科院獲悉，一項針對傳統作物苦蕎的研究，系統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。研究由中國農科院作物科學研究所特色農作物優異種質資源發掘與創新團隊完成，成果在線發表于《植物生物技術（Plant Biotechnology Journal）》上。
該研究是首次對苦蕎進行大規模代謝物分析，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。因其對環境的適應力強、生育期短，是高海拔冷涼地區的主要糧食作物。蕎麥代謝物豐富，富含多種生物活性物質、可溶性膳食纖維、維生素和礦物質元素等。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。
前期研究發現在蕎麥馴化過程中，黃酮類物質蘆丁等含量降低且抗病能力減弱，但其背后的遺傳基礎并不清楚。
該團隊利用200份苦蕎微核心種質資源的成熟谷粒為研究材料，構建了苦蕎代謝組數據庫，其中包含567種已知代謝物和525種未知代謝物。苦蕎地方栽培群體NL、SL與野生群體HW的代謝組進行比較發現，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。
實驗分析發現，588個定位信號位于馴化區間內，這表明大多數差異代謝物在馴化過程中受到了選擇。
另外，研究人員還發現，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、穩產。研究人員對150份苦蕎品種進行了立枯病抗性評價，發現其抗病能力與其次生代謝產物水楊酸（SA）的含量呈正相關。進一步研究發現，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控機制以及糖苷轉移酶FtUGT74L2影響蒽醌類化合物大黃素發生定向選擇的分子機制。該研究是首次對苦蕎進行大規模代謝物分析，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計劃、國家自然科學基金等項目的支持。
