中国农大与哈佛大学等合作通过泛基因组揭示苹果属的进化与多样性

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关键词：

来源：

Nature Genetics

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来源地址：

https://doi.org/10.1038/s41588-025-02166-6

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2025-04-16

摘要：

2025年4月16日，中国农业大学、哈佛大学、宾夕法尼亚州立大学等多所高校和科研机构的研究团队在《Nature Genetics》上发表了一篇题为“Pan-genome analysis reveals the evolution and diversity of Malus”的研究论文。该研究通过测序和组装30个高质量的苹果属（Malus）基因组（包括20个二倍体和10个倍体），深入探究了苹果属物种的进化历史和基因多样性。研究揭示了古老的基因复制和转换事件，并定义了六种新的基因组类型，其中包括一种被多倍体物种共享的祖先类型，这有助于发现广泛的杂交信号。基于图谱的泛基因组捕获了共享和物种特异性的结构变异，促进了苹果抗病分子标记的开发。研究还通过分析选择性清除，发现MdMYB5基因的突变在驯化过程中降低了苹果的抗寒和抗病能力。研究显示，苹果属物种起源于亚洲，并在早期历史中在亚洲多样化。通过新构建的苹果属核系统发育树和物种地理分布，研究人员重建了苹果属的生物地理起源，发现其可能从亚洲迁移到地中海、欧洲和高加索地区。此外，多次近期的扩散事件导致几种苹果属物种传播到北美、北欧和非洲。在基因组复制和多样性方面，研究在苹果属早期进化中发现了全基因组复制（WGD）事件的证据，并探讨了这些事件对基因和功能进化的影响。研究还发现了多个杂交事件，这些事件可能对苹果属的基因组多样性和物种辐射起到了重要作用。通过比较52个单倍型解析组装和10个多倍体共识组装与‘富士’共识基因组，研究人员检测到了大量的结构变异（SVs），这些变异在泛基因组中占据了相当大的比例。其中，苹果疮痂病抗性位点Rvi6区域中鉴定出的两个苹果属特定片段，为抗病育种提供了潜在的分子标记。研究还开发了一个名为IntervalConvertor的生物信息学工具，可以将不同参考基因组检测到的选择性清除区域转换为标准基因组坐标，从而在统一的方式下比较和协调来自不同基因组源的选择性清除。通过重新测序337个样本（247个栽培苹果和90个野生样本），研究人员识别了苹果驯化过程中受到选择的基因组区域和相关基因。总体而言，这项研究不仅加深了对苹果属基因组多样性和进化的理解，还为苹果育种和基因研究提供了宝贵的资源和工具，有助于培育具有理想农艺性状的新苹果品种。