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我所桃資源與育種團隊解析桃高質量基因組及果實香氣遺傳進化機制

來源:桃種質資源課題組 作者:曹珂 李勇 2021-07-29 15:21:00 瀏覽量:

  桃汁多、味美,受到全世界廣大消費者的喜愛。然而,隨著長期以來育種家培育出大果、高糖和耐貯藏品種,消費者反映果實香氣變淡、桃沒桃味。利用基因組是研究果實重要農藝性狀的有力工具。7月26日,Plant Journal在線發表了中國農科院鄭州果樹所王力榮和曹珂研究員為通訊作者的題為“New high-quality peach (Prunus persica L. Batsch) genome assembly to analyze the molecular evolutionary mechanism of volatile compounds in peach fruits”的研究論文。該研究首先利用二代、三代和Hi-C測序技術完成了一份我國重要的地方品種‘早上海水蜜’的基因組組裝,其Scaffold N50達到29.68 Mb,略高于參考基因組‘Lovell’的27.37 Mb,但其基因組gap數量(165)明顯小于‘Lovell’的2090個。將‘早上海水蜜’基因組與參考基因組比較,共鑒定出685407個SNPs、162655個Indels以及16248個SVs(圖1)。基因家族的擴張和收縮分析表明,編碼黃酮、黃酮醇、類黃酮和單萜的基因家族明顯收縮。

   

  圖1. ‘早上海水蜜’與參考基因組的遺傳變異分布

  利用新組裝的‘早上海水蜜’基因組,本研究完成了256份種質連續2年的揮發性物質含量測定,發現與果實香氣相關的3種醛和2種內酯含量在育成品種中相對于野生種質降低18.3%~90.7%。利用上述鑒定到的28種揮發性物質,本研究在2年間分別鑒定到83和131個揮發性物質的QTLs,其中與7種揮發性狀物質關聯的25個QTLs受到人工選擇(圖2),這解釋了揮發性物質在不同品種群之間存在差異的分子遺傳基礎。

   

  圖2. 桃果實揮發性物質QTLs的受選擇分析

  此外,研究者還對第6染色體上的揮發性物質QTLs熱點和桃重要的香氣成分芳樟醇的關鍵基因進行了鑒定(圖3)。

   

  圖3. 桃果實揮發性物質QTLs熱點區域的候選基因鑒定

  據王力榮介紹,早在公元前1世紀,桃經絲綢之路由中國傳播到波斯乃至西亞各國,然后傳至歐洲地中海國家,最后被帶到南美以及墨西哥。目前,世界上95%以上的栽培品種均直接或間接來源于中國的‘上海水蜜’。本次測序的‘早上海水蜜’屬于‘上海水蜜’品種群的代表品種,因此‘早上海水蜜’的測序,將對研究桃近代育種歷史和發掘重要育種相關性狀的基因具有重要意義。本研究是該團隊在“千份桃種質測序計劃”和“薔薇科種質測序計劃”方面獲得又一重要進展,受到了國家重點研發計劃(2019YFD1000200)和中國農科院創新工程(CAAS-ASTIP-2016-ZFRI-01)的資助。

  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/tpj.15439