作者:雷家军等 来源:《国家科学院院刊》 发布时间:2021/11/2 13:03:15
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研究揭示草莓属遗传分化与演化动态

 

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研究材料保存的草莓种质资源圃 雷家军供图

近日,云南中医药大学张体操研究员、云南大学乔琴副教授、沈阳农业大学雷家军教授、薛莉博士以及西藏大学拉琼教授等国内外联合团队,对全世界草莓属二倍体野生资源起源演化和泛基因组学进行研究,相关研究成果发表于美国《国家科学院院刊》。

草莓是重要的蔷薇科小浆果,被誉为“水果皇后”,富含多种营养物质。草莓属包含约25个种,具有多样的繁殖系统和自然倍性变异(2X、4X、5X、6X、8X、10X)。此外,草莓属植物具有独特的果实发育性状,且二倍体基因组较小(<300Mb),易于生长和遗传操作,加上对人体健康的诸多益处,已成为基础和应用研究的重要模式植物。目前有多种草莓物种的基因组测序完成,多个近缘种的基因组可以为比较、进化和泛基因组学提供理想的研究系统,比如从属的水平研究自共同祖先分化以来基因组特征(共有或特有)的变化动态。该合作团队前期还对草莓属转录组系统发育、西藏野生草莓资源、西南黄毛草莓遗传多样性、以及红花草莓花青苷合成等进行了一系列研究。

为了进一步深入研究该模式系统,团队利用单分子测序技术从头组装了多个二倍体野生草莓(饭沼草莓、东北草莓、裂萼草莓、五叶草莓、黄毛草莓和绿色草莓)的染色体水平基因组。文章首次构建了草莓属泛基因组及核心基因组、重建了重要物种的系统发育关系,预测了起源分化时间;通过对10个关键物种的128份种质资源进行重测序,解析了草莓属各物种的全基因组遗传多态性、遗传分化和种群演化动态历史,特别是冰期和高原隆升对草莓物种分化的影响;研究发现西藏草莓红白果生态型之间遗传分化较为显著;还检测了可能与不同草莓物种的果实颜色相关的MYB10基因的多次单碱基突变和种群内固定;通过群体遗传和形态分析,团队发现了一个二倍体新种——峨眉草莓。

该研究为草莓的演化和资源利用提供了新的见解,包括草莓属泛基因组估计、系统发育和遗传分化,重要基因家族的演化动态,以及用于进一步研究的大规模基因组资源。(来源:中国科学报 张晴丹)

相关论文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.2105431118

 
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