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果樹所組裝世界最完整蘋果基因組并解析紅蘋果著色分子機制

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  4月3日,中國農業科學院果樹研究所蘋果資源與育種創新團隊揭示了反轉座子控制紅蘋果著色的分子機制,未來可實現對果色進行精準地預先選擇。相關研究成果在線發表在《自然通訊(Nature Communications)》上。

  栽培蘋果通常是二倍體,基因組高度雜合且經過全基因組復制,致使常規品種基因組測序組裝困難。該科研團隊長期進行蘋果花藥純系培養,創制的一系列品種花培純系為蘋果遺傳理論和基因組測序研究奠定了重要基礎。科研人員以“寒富”蘋果花培純系為材料,基于三代測序技術進行了全基因組測序,組裝了目前世界上最為完整的蘋果基因組。以往基因組測序都是以“金冠”品種為材料,而這個新基因型基因組為世界科學共同體研究蘋果分子育種提供了新的參考序列。利用與已發表的“金冠”基因組比較,獲得大量的結構變異,為理解不同基因型蘋果遺傳多樣性、分子標記的開發和分子育種提供了重要信息。“寒富”是集抗寒、抗病、抗旱而知名的品種,這一高質量的基因組為今后解析蘋果抗性分子機制奠定了基礎,必將極大地促進蘋果抗性育種。

  果實著色進化是個有趣復雜的問題,該研究通過進一步比較基因組學,結合148份蘋果自然群體和1個雜交組合分離群體驗證,揭示一個Gypsy-like反轉座子充當增強子(命名redTE)控制蘋果著色。不易著色的品種是由于缺少這一增強子,不能有效合成花青素的結果。該研究進一步推斷一系列紅色芽變的品種是這個轉座子與其調控的基因以及等位基因和周圍環境引起表觀遺傳綜合的結果,這無疑增進和豐富了我們對蘋果著色的理解和認識。更加重要的是,基于這一反轉座子開發的分子標記,能精準地進行果色預先選擇。

  該研究得到了中國農科院科技創新工程和中央級公益性科研院所基本科研業務費項目的資助。(通訊員 何文上)

  原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-09518-x

 

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