Hortic Res | 华大科技助力揭示中国栽培杏遗传多样性的分子遗传基础

 “叶底青青杏子垂。

枝头薄薄柳绵飞。” 

中国是杏的起源地，据中国古代文献记载，第一次杏树种植活动大约发生在3000-4000年前，这代表了世界上最早的杏树驯化。中国杏悠久的栽培历史、丰富的生态群体和频繁的种质迁移事件，使其成为研究作物种质多样性因素的一个有吸引力的模型。

物种质资源，特别是来自产地中心的种质资源，为探索和保存遗传和表型多样性提供了重要的资源。作物种质资源的多样性决定了植物育种家培育优质新品种的可持续能力，对作物的可持续育种和改良具有重要意义。

近日，辽宁省果树科学研究所刘威生研究团队与福建农林大学刘仲健研究团队联合华大科技于Horticulture Research在线发表了题为“Frequent germplasm exchanges drive the high genetic diversity of Chinese-cultivated common apricot germplasm”的重要研究成果。

该研究成果在组装“银香白”杏基因组的基础上完成了对中国4个主要生态地理类群和西方国家的180份杏种质资源进行了重测序，揭示了中国栽培杏遗传多样性形成的分子机制。

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研究结果

图1 实验设计方案

① 基因组组装与注释

该研究以我国陕西临潼地区“银香白”杏为测序材料，使用DNBSEQ平台对其进行全基因组重测序，再用长读长测序技术以及短读长数据纠错，获得高质量的8条杏染色体序列，进一步应用HiC测序进行序列挂载，最终基因组大小为251.19 Mb，Contig N50为4.04 Mb，Scaffold N50为30.98 Mb，BUSCO指数为96.20%，注释获得29,230个蛋白编码基因。与已公布的杏基因组相比，“银香白”基因组中重复序列为46.78%，显著高于其他杏种。其中，全基因组重测序由华大科技提供。

图2 “银香白”杏基因组的连锁图谱

② 杏类重测序与信息分析

研究团队对180份杏属植物进行全基因组重测序，总共产生了1.09 Tb测序数据，产生了10,155,091个SNPs。

通过构建的无根邻居连接树和主成分分析(PCA)对180份材料进行了相似的分析，并对6个聚类进行了遗传鉴别。每一簇都包含了混合祖先的个体，因此暗示了潜在的遗传渐渗。杏类群间的渐渗，分析表明，存在7个迁移事件，其中27%的基因组被鉴定为渗入。

图3 群体结构、主成分分析

③ 中国常见杏种质资源的遗传多样性与结构

中国栽培的普通杏的遗传多样性远高于西方栽培的杏（包括来自地中海、东欧和西欧、北美和澳大利亚的种质），表明中国栽培的杏种质多样性最高，即中国杏的等位基因总数最高。在中国栽培的类群中，物种多样性呈现出由西向东逐渐增加的趋势。

图4 利用TreeMix和D统计分析杏类间的基因流模式

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科技君点睛

总体而言，本研究表明中国杏种质资源的遗传多样性远高于西方栽培的杏种质资源，这种较高的种质多样性是由频繁的渐渗事件驱动的。研究结果强调，基因渗入区为现代作物育种的可持续性和改良提供了一个重要的遗传资源库。此研究为中国杏种质资源多样性保护提供了新的思路，同时，高质量的染色体级别的参考基因组图谱有利于现代育种计划。

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