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福建省农业科学院果树研究所公布首个中国李基因组

  

福建省农业科学院果树研究所叶新福研究员带领的李种质资源与遗传育种研究团队在中国李基因组学研究领域获得了重要进展,并以“The genome of low-chill Chinese plum ‘Sanyueli’ (Prunus salicina Lindl.) provides insights into the regulation of chilling requirement of flower bud”为题于2020年7月31日在生物学预印本服务器(BioRxiv)公开发表了相关研究成果。

李是仅次于桃的第二大核果类果树,广泛分布于世界各国。中国李原产我国,已有数千年的栽培历史。据统计中国李及其杂种占全球李生产的70%以上,是世界上最重要的李属植物栽培种。中国是世界上最大的李生产国。和大多数落叶果树一样,李树需要在休眠期经历足够的低温才能够解除休眠,正常开花结果。大部分中国李的需冷量为500-800小时。世界上李树栽培主要分布在温带区域。我国李生产则主要集中广东、广西和福建等亚热带地区。随着全球气候变暖的加剧,冬季低温不足已严重影响李生产。许多国家都已启动了低需冷量李品种的选育工作。然而,基因组信息缺乏严重阻碍了优异种质资源的发掘利用以及需冷量等重要性状的遗传改良。

福建省农业科学院果树研究所李种质资源与遗传育种研究团队基于“南方李柰种质资源评价与创新利用”(2017年福建省科技进步二等奖)的研究成果筛选出一个需冷量极低的中国李品种“三月李”,并进一步利用PacBio和Illumina技术,获得了“三月李”的基因组,组装总长度为307.29 Mb,Contig N50为815.7 kb。通过同源分析、从头预测和转录组辅助预测等方法对“三月李”的基因组进行了注释,共预测得到30159个基因。“三月李”基因组的56.42% (173.39 Mb)为重复序列。对组装的“三月李”基因组进行LTR assembly index (LAI)评估,发现该研究得到的基因组评分为23.11,组装完整度可媲美玉米和水稻的参考基因组。该研究分析发现“三月李”PsDAM6基因的第五个外显子存在一个长片段插入,导致外显子缺失。基于转录组数据进一步分析发现“三月李”休眠花芽中PsDAM6基因的表达量显著低于需冷量较高的“芙蓉李”,且低温处理抑制PsDAM6的表达。低需冷量中国李‘三月李’基因组图谱的完成,必将有力地促进李属植物需冷量等重要农艺性状遗传机制的解析,为后续李遗传改良和新品种培育提供方向。

此外,该团队还以“三月李”为材料,通过辐射诱变得到一个保留了“三月李”低需冷量性状的红肉突变体“福红李”,为解决福建乃至我国南方各省李产区冬季低温不足的问题提供了新的材料和解决方案。目前,“福红李”已申请国家植物新品种权保护。

福建省农业科学院果树研究所叶新福研究员为该论文的通讯作者,福建省农业科学院果树研究所方智振副研究员为第一作者,新西兰植物与食品研究所和北京百迈客生物科技有限公司的研究人员参与了该研究。(文/图 果树所方智振 科研处魏辉审核)

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