我科学家揭示“桃李满天下”的桃基因组学基础

桃是世界主要果树种类。桃起源于我国，适应性强，分布范围十分广泛，自古就有桃李满天下的说法，是研究植物环境适应性的良好材料，也被认为是蔷薇科果树研究的模式树种。3月10日凌晨，《基因组研究（GenomeResearch）》发表了由中国农业科学院郑州果树研究所王力荣团队领衔完成的多个环境因子对桃基因组影响的遗传分析，给桃李满天下赋予了遗传学含义，有助于帮助育种家建立应对气候变化品种适应性改良的新模式。该研究利用263份桃种质资源的基因组数据，构建了桃地方品种和野生近缘种的SNP+InDel+SV多类型变异组图谱。通过亲缘关系和群体结构分析，发现桃地方品种和野生近缘种可以分为7个生态型，与地理分布具有高度一致性，通过环境、基因组、地理分布的mantel检验，发现环境是驱动遗传分布的主要动力。开展了全基因组受选择分析和环境关联分析（GWEAS），发现了2092个受选择区间，2755个环境因子关联位点，系统全面揭示了桃适应不同环境条件的基因组模式。基于上述结果，研究发掘了控制桃抗寒性、高原适应性和花期纬度适应性的关键基因及其变异机制；阐明了干旱诱导的桃果实糖积累的遗传学基础，以及果肉颜色适应性进化遗传机制；利用长达30多年的物候期长期监测，发现桃开花期受全球气候变暖的影响较20世纪80年代提前了10天，并鉴定了桃响应气候变化的候选关键基因LNK1。研究结果为优质、广适新品种培育和应对气候变化提供了重要参考，同时有助于应对全球气候变暖对农业生产的影响。该研究为郑州果树研究所桃种质资源团队1000PeachGenome计划的阶段性成果之一，此前团队已经在桃基因组变异特征、人工选择对桃基因组的修饰、驯化和农艺性状关联分析方面取得重要进展，该研究则主要揭示了自然选择对桃基因组的影响及桃适应不同环境的遗传学基础。至此，团队已经在桃重要农艺性状形成与环境适应性基础研究方面取得阶段性成果，十四五期间将继续围绕这两方面进一步开展相关工作。郑州果树所联合了华中农业大学、康奈尔大学、中国农科院深圳农业基因组研究所、西班牙农业食品与技术研究所等4家国内外机构开展研究，得到了中国农科院科技创新工程、国家自然科学基金面上项目、农作物物种保护项目的资助和国家园艺种质资源库的材料和数据支撑。文章链接http://www.genome.org/cgi/doi/10.1101/gr.261032.120