中国热带农业科学院发布胡椒染色体级别精细基因组，揭秘其“辣”味机制

近日，中国热科院香饮所联合华中农业大学、马来西亚科学院等7 家单位，绘制了我国胡椒栽培种“热引1 号”染色体级别精细基因组图谱（木兰亚纲胡椒目首次报道基因组组装的物种），综合解读了胡椒的基因组特征，物种进化位置，并对胡椒碱合成代谢网络和关键基因及其基因家族进行深入研究，研究结果为被子植物演化及胡椒碱生物合成提供了新的见解。相关研究成果在线发表在国际著名杂志《Nature》子刊Nature Communications（IF=11.878）上。

胡椒（Piper nigrum，2n = 52）是木兰亚纲（Magnoliids）胡椒目（Piperales）胡椒科（Piperaceae）胡椒属（Piper）的热带木质藤本植物。胡椒素有“香料之王”、“黑色黄金”的美誉，在人类历史文明进程中占有独特地位。在中世纪的欧洲，胡椒是社会地位和财富的象征，价比金银，可作为货币流通，胡椒贸易路线的拓展促成了新航路开辟、地理大发现等重要历史事件。当前，胡椒广泛种植于热带、亚热带30多个国家和地区，已成为服务国家“一带一路”倡议的重要媒介作物。

研究团队结合PacBio 三代测序、10X Genomics、基于直接标记和染色（DLS）的BioNano单分子光学图谱和Hi-C 染色体交互捕获四种测序技术，实现了胡椒染色体级别的组装。基于21 个典型物种的比较基因组和系统发育分析，确定了胡椒及其所在木兰亚纲的系统发育位置，即木兰亚纲与整个单子叶-双子叶互为姐妹关系，胡椒目与木兰目-樟目互为姐妹关系，且大约在175-187 MYA（95% HPD）发生分歧。同时，进一步通过基因家族扩增、比较转录组和序列进化分析，揭示了胡椒最主要的功能物质胡椒碱生物合成的特异性，初步阐述胡椒碱生物合成分子机理。