MHOrT—张才喜教授团队与合作者破译华中樱桃基因组揭示其物种分化、遗传多样性及早花现象
发布时间：2024-07-01
华中樱桃（Prunus conradinae）是蔷薇科李属樱亚属的木本植物，野生资源主要分布于我国陕西、河南、湖南、湖北、四川、贵州、云南、广西等地。因其花色鲜艳亮丽，枝叶繁茂旺盛，是早春重要的观花树种，常用于园林造景。除观赏外，因其较高的嫁接亲和性和良好的适应性，华中樱桃也常被用作其它樱属植物的砧木，极具开发潜力，是当前栽培樱桃杂交或渐渗育种的重要亲本。然而，对华中樱桃的基因组信息缺乏了解，严重限制了对我国华中地区起源的樱属植物遗传背景和重要农艺性状分子机制的挖掘。
近日，Molecular Horticulture在线发表了上海交通大学张才喜教授团队和云南农业大学董扬教授团合作完成的题为Chromosome-level genome assembly provides insights into genetic diversity, evolution, and flower development of Prunus conradinae的研究论文。该研究利用ONT、HIC和Illumina等测序技术以及多种组装策略，首次组装完成了高质量染色体水平的华中樱桃基因组，解析了华中樱桃与其它樱属的植物遗传进化关系及早花调控机制，为后续基因组学研究及樱属植物的遗传改良奠定了基础。本研究分析发现，华中樱桃基因组为289.62 Mb，注释得到31,134个蛋白质编码基因，其中基因组重复序列占129.38 Mb，长末端重复反转座子（LTR-RTs；25.88%）为其基因组的主要重复单元（图1）。
图1 华中樱桃的植物学表型特征和基因组全景图
结构变异分析表明，华中樱桃与甜樱桃、山樱花和桃基因组存在大量的共线性片段，表明这些物种在进化过程中基因组的相对保守性。同时，也鉴定到了部分染色体倒位、易位、重复等染色体结构变异，揭示了其遗传多样性和复杂性（图2）。
图2 华中樱桃 (Prunus conradinae)与甜樱桃 (P. avium)(A)、桃 (P. persica) (B) 和山樱花(P. serrulata)(C)之间的结构变异分析
进化树结果显示，在樱亚属内，华中樱桃与钟花樱的亲缘关系最近，其次是细花樱桃，与甜樱桃的亲缘关系相对较远。华中樱桃基因组的分析展示了其类似于甜樱桃、酸樱桃、桃、扁桃、梅、蔷薇等物种的全基因组复制（whole genome duplication，WGD）事件。同时本研究进一步确立了华中樱桃的WGD事件与蔷薇植物共享，发生在距今138.6百万年前（图3）。MADS-box基因家族鉴定分析发现，一些开花时间和休眠调控基因SVP等发生家族扩张，为进一步探讨华中樱桃早花的分子机制提供了新的线索。
图3 华中樱桃基因组进化和比较基因组分析
上海交通大学纠松涛副研究员为论文第一作者，上海交通大学张才喜教授和云南农业大学董扬教授为论文共同通讯作者，上海交通大学王世平教授和刘瑞娥助理研究员、云南农业大学陈保政博士、上海植物园朱继军高级工程师等也参与了该项研究。
原文链接：https://molhort.biomedcentral.com/articles/10.1186/s43897-024-00101-7
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