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中國農科院鄭州果樹研究所王力榮團隊揭示桃環境適應性的基因組基礎

來源:桃資源與育種創新團隊 作者:李勇 2021-03-10 08:39:00 瀏覽量:

  桃是世界主要果樹種類。桃起源于我國,適應性強,分布范圍十分廣泛,自古就有“桃李滿天下”的說法,是研究植物環境適應性的良好材料,也被認為是薔薇科果樹研究的模式樹種。3月10日凌晨,國際知名基因組學刊物《Genome Research》發表了由中國農業科學院鄭州果樹研究所王力榮團隊領銜完成的多個環境因子對桃基因組影響的遺傳分析,給“桃李滿天下”賦予了遺傳學含義,有助于幫助育種家建立應對氣候變化品種適應性改良的新模式。

  研究利用263份桃種質資源的基因組數據,構建了桃地方品種和野生近緣種的“SNP+InDel+SV”多類型變異組圖譜。通過親緣關系和群體結構分析,發現桃地方品種和野生近緣種可以分為7個生態型,與地理分布具有高度一致性,通過環境、基因組、地理分布的mantel檢驗,發現環境是驅動遺傳分布的主要動力。開展了全基因組受選擇分析和環境關聯分析(GWEAS),發現了2092個受選擇區間,2755個環境因子關聯位點,系統全面揭示了桃適應不同環境條件的基因組模式。基于上述結果,研究發掘了控制桃抗寒性、高原適應性和花期緯度適應性的關鍵基因及其變異機制;闡明了干旱誘導的桃果實糖積累的遺傳學基礎,以及果肉顏色適應性進化遺傳機制;利用長達30多年的物候期長期監測,發現桃開花期受全球氣候變暖的影響較1980年代提前了10天,并鑒定了桃響應氣候變化的候選關鍵基因LNK1。研究結果為優質、廣適新品種培育和應對氣候變化提供了重要參考,同時有助于應對全球氣候變暖對農業生產的影響。

  該論文為鄭州果樹研究所桃資源與育種創新團隊“1000 Peach Genome”計劃的階段性成果之一,此前團隊已經在桃基因組變異特征、人工選擇對桃基因組的修飾、馴化和農藝性狀關聯分析方面取得重要進展,本研究則主要揭示了自然選擇對桃基因組的影響及桃適應不同環境的遺傳學基礎。至此,團隊已經在桃重要農藝性狀形成與環境適應性基礎研究方面取得階段性成果,“十四五”期間將繼續圍繞這兩方面進一步開展相關工作。

  論文第一作者為鄭州果樹研究所李勇和曹珂博士,通訊作者為中國農業科學院鄭州果樹研究所王力榮研究員和美國康奈爾大學Boyce Thompson研究所費章君教授,聯合了華中農業大學、康奈爾大學、中國農科院深圳農業基因組研究所、西班牙農業食品與技術研究所等4家國內外機構,該研究得到了中國農業科學院科技創新工程(CAAS-ASTIP-2020-ZFRI-01),國家自然科學基金面上項目(31572094),農作物物種保護項目(2016NWB041)的資助和國家園藝種質資源庫的材料和數據支撐。

  文章鏈接:http://www.genome.org/cgi/doi/10.1101/gr.261032.120

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