栽培苹果(Malus Domestica Borkh.)是异花授粉的多年生果树,具有重要的经济价值。高度分化的遗传结构、复杂的基因组特征以及高杂合性为全面理解其生物学特性带来了一定的挑战。目前,已发表的参考基因组并未分型且高度碎片化,严重阻碍了苹果遗传研究的进展。此外,野生种质资源的抗病机制研究对于栽培苹果抗性改良也至关重要。
该研究基于苹果二倍体T2T参考基因组和泛基因组,揭示了苹果驯化过程中功能基因的获得与丢失情况,并阐明了基因复制、结构变异和基因渗入驱动着栽培苹果抗性基因的扩张。研究结果表明,将野生苹果遗传资源纳入育种计划对于增强苹果抗病性具有重要意义。本研究提供了苹果T2T基因组分型和泛基因组分析,深化了对苹果基因组特征的理解,为未来的遗传育种工作提供了宝贵的参考资源。同时,本研究揭示了苹果驯化过程中基因获得和丢失的动态过程,阐明了基因复制、结构变异和基因渗入是驱动苹果驯化过程中抗性基因扩展的几个关键因素。这些基因组变异为基因组设计育种提供了广泛的遗传信息,有助于将野生资源的抗性基因整合到栽培苹果,以增强栽培苹果的抗性。
研究成果以题为“Phased Telomere-to-Telomere reference genome and pangenome reveal an expansion of resistance genes during apple domestication”发表在《Plant Physiology》(中科院一区top,IF7.4),我院田新民教授、中国农业科学院深圳农业基因组研究所肖华、刘众杰和周永锋为本文的共同通讯作者,田新民教授课题组博士生苏颖、研究生王钰玮和李佳蕾为本文的共同第一作者。本研究获得了自治区重点实验室开放课题、国家自然科学基金、国家自然科学基金优秀青年科学家基金(海外)和自治区研究生创新项目等资助。