桃是世界主要果樹種類。桃起源于我國，適應(yīng)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(huán)境適應(yīng)性的良好材料，也被認(rèn)為是薔薇科果樹研究的模式樹種。近日，國際知名基因組學(xué)刊物《Genome Research（基因組研究）》發(fā)表了由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所王力榮團隊領(lǐng)銜完成的多個環(huán)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(xué)含義，可幫助育種家建立應(yīng)對氣候變化品種適應(yīng)性改良的新模式。
研究利用263份桃種質(zhì)資源的全基因組重測序數(shù)據(jù)，構(gòu)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(guān)系和群體結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)桃地方品種和野生近緣種可以分為7個生態(tài)型，與地理分布具有高度一致性，通過環(huán)境、基因組、地理分布的mantel檢驗，發(fā)現(xiàn)環(huán)境是驅(qū)動遺傳分布的主要動力。開展了全基因組受選擇分析和環(huán)境關(guān)聯(lián)分析（GWEAS），發(fā)現(xiàn)了2092個受選擇區(qū)間，2755個環(huán)境因子關(guān)聯(lián)位點，系統(tǒng)全面揭示了桃適應(yīng)不同環(huán)境條件的基因組模式。基于上述結(jié)果，研究發(fā)掘了控制桃抗寒性、高原適應(yīng)性和花期緯度適應(yīng)性的關(guān)鍵基因及其變異機制；闡明了干旱誘導(dǎo)的桃果實糖積累的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，以及果肉顏色適應(yīng)性進(jìn)化遺傳機制；利用長達(dá)30多年的物候期長期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)桃開花期受全球氣候變暖的影響較上世紀(jì)80年代提前了10天，并鑒定了桃響應(yīng)氣候變化的候選關(guān)鍵基因LNK1。研究結(jié)果為優(yōu)質(zhì)、廣適新品種培育和應(yīng)對氣候變化提供了重要參考，同時有助于應(yīng)對全球氣候變暖對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。
該論文為鄭州果樹研究所桃種質(zhì)資源團隊“1000 Peach Genome”計劃的階段性成果之一，此前團隊已經(jīng)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(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)分析方面取得重要進(jìn)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(yīng)不同環(huán)境的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。至此，團隊已經(jīng)在桃重要農(nóng)藝性狀形成與環(huán)境適應(yīng)性基礎(chǔ)研究方面取得階段性成果，“十四五”期間將繼續(xù)圍繞這兩方面進(jìn)一步開展相關(guān)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(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所王力榮研究員和美國康奈爾大學(xué)Boyce Thompson研究所費章君教授，聯(lián)合了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、康奈爾大學(xué)、中國農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、西班牙農(nóng)業(yè)食品與技術(shù)研究所等4家國內(nèi)外機構(gòu)，該研究得到了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（CAAS-ASTIP-2020-ZFRI-01），國家自然科學(xué)基金面上項目（31572094），農(nóng)作物物種保護項目（2016NWB041）的資助和國家園藝種質(zhì)資源庫的材料和數(shù)據(jù)支撐。 文章鏈接：http://www.genome.org/cgi/doi/10.1101/gr.261032.120
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