金花菜(Medicagopolymorpha)为一年生苜蓿，又称南苜蓿、秧草、草头等，在世界各地广泛分布，在我国栽培历史悠久。金花菜具有较高的饲用价值，其草质柔嫩、营养丰富，可作青饲、调制干草粉或青贮；金花菜也是南方传统的风味蔬菜，含有丰富的蛋白质、维生素和膳食纤维，有很高的营养价值。然而一直以来基因组信息的缺失，制约了金花菜优良性状基础研究以及分子育种开发。近日，HorticultureResearch作为封面文章在线发表了扬州大学金飚教授团队和魏臻武教授团队题为ThegenomeofMedicagopolymorphaprovidesinsightsintoitsedibilityandnutritionalvaluesasavegetableandforagelegume的研究论文。该研究通过PacBio、Illumina和Hi-C技术，获得了主栽品种‘淮扬金花菜’的高质量染色体版本的金花菜参考基因组，该基因组全长.53Mb(scaffoldN50=57.72Mb)，共注释得到36,个蛋白编码基因。比较基因组进一步揭示了金花菜与豆科模式植物蒺藜苜蓿和“牧草之王”紫花苜蓿的染色体基因之间共线性关系和物种分化时间。

Fig.1:GenomicfeaturesofM.polymorpha.

木质素含量及其单体组成是影响植材食用口感、可消化性的主要因素。研究人员通过石蜡切片染色观察发现，金花菜茎秆中木质素含量显著低于紫花苜蓿；通过基因功能注释和基因家族鉴定，发现金花菜基因组中有65个木质素合成相关基因，数量显著低于豆科其他物种（大豆：个，蒺藜苜蓿：77个，紫花苜蓿：77个）。结合转录组和代谢组学研究发现，11个木质素相关基因在开花前期高表达，19个相关基因在开花后期高表达，木质素单体的含量在开花前期含量较低，在盛花期后大量累积，这些结果解释了金花菜在开花前期可食用性高、可作为蔬菜食用的遗传基础。

Fig.3:Analysisoflignin-biosynthesis-relatedgenes.

代谢组学研究发现营养物质合成相关通路中，金花菜中含有丰富的次生代谢产物，包括多种黄酮类物质、酚酸、萜类、维生素、大豆皂苷、有机酸等，差异分析显示这些营养物质在开花前期就开始大量积累，说明了金花菜作为蔬菜的营养价值很高。

此外，作为二倍体的金花菜的粗蛋白含量与四倍体紫花苜蓿粗蛋白含量（约20%）相当，部分品种甚至超过紫花苜蓿，高蛋白含量使其具有更高的利用价值，且对于理解豆科植物蛋白质功能具有重要意义。比较基因组研究发现一些与蛋白质和氨基酸代谢相关基因在金花菜中发生了正向选择，这些基因的正向选择可能是提高金花菜粗蛋白含量的分子基础。

Fig.5:Majornutrientmetabolicpathwaynetwork.

综上，本研究组装了高质量的金花菜基因组，结合转录组和代谢组学，揭示了金花菜木质素含量低、粗蛋白含量高、营养成分丰富的分子遗传基础。金花菜作为一种重要的豆科牧草和蔬菜，本研究将为金花菜、苜蓿属以及其他豆科物种农艺性状的改良提供重要遗传学资源。

Fig.6:SchematicdiagramsummarizingtheedibilityandnutritionalvalueofM.polymorphaforbothforageandvegetableuse.

扬州大学园艺与植物保护学院崔佳雯、路兆庚博士生和诺禾致源王天义为该论文的共同第一作者，扬州大学园艺与植物保护学院金飚教授和动物科学与技术学院魏臻武教授为该论文的共同通讯作者。该项目由江苏省研究生科研创新计划资助和自筹经费完成。

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