近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所蘋果資源與育種創(chuàng)新團隊完成了基于蘋果花培純系高質(zhì)量基因組測序的研究成果。該研究揭示了反轉(zhuǎn)座子控制紅蘋果著色的分子機制。相關(guān)研究在《NatureCommunications》在線發(fā)表。

因為栽培蘋果通常是二倍體，基因組高度雜合且經(jīng)過全基因組復(fù)制，致使常規(guī)品種基因組測序組裝困難。而該研究團隊長期進行蘋果花藥純系培養(yǎng)，創(chuàng)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(chǔ)。他們以寒富蘋果花培純系HFTH1為材料，基于三代測序技術(shù)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(contigN50為6.99M)。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(xué)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(fā)表的金冠基因組比較，獲得大量的結(jié)構(gòu)變異，為理解不同基因型蘋果遺傳多樣性、分子標(biāo)記的開發(fā)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(zhì)量的基因組為今后解析蘋果抗性分子機制奠定了基礎(chǔ)，必將極大地促進蘋果抗性育種。

果實著色進化是個有趣而復(fù)雜的問題，該研究進一步通過比較基因組學(xué)，結(jié)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(zhuǎn)座子充當(dāng)增強子控制蘋果著色，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(jié)果。該研究進一步推斷一系列紅色芽變的品種是這個轉(zhuǎn)座子與其調(diào)控的基因以及等位基因和周圍環(huán)境引起表觀遺傳綜合的結(jié)果，這無疑增進和豐富了我們對蘋果著色的理解和認(rèn)識。更加重要的是，基于這一反轉(zhuǎn)座子開發(fā)的分子標(biāo)記，能精準(zhǔn)地進行果色預(yù)先選擇。