Horticulture Research｜辽宁省果树科学研究所联合福建农林大学、华大基因在杏遗传多样性的分子基础研究方面取得重要进展

农作物种质资源是现代种业发展的基础，而遗传多样性保护与创新利用是种质资源工作的重点。辽宁省农科院果树研究所是国家果树种质熊岳李杏圃的依托单位，该单位的李杏团队连续40多年一直从事李杏种质资源收集、保存、评价与遗传育种研究。

杏起源于中国，是传统水果之一，拥有3000年以上的栽培历史。在漫长的人工驯化过程中逐渐形成了诸多栽培品种。根据栽培范围与品种特征，一般将栽培杏划分为欧洲品种群、中亚品种群、中国新疆品种群、中国西北品种群和中国华北品种群四大栽培类群。其中，中国西北品种群和中国华北品种群的表型变异极为丰富。然而，这些表型多样性的分子遗传基础尚不清楚。

近日，国际著名园艺学术期刊Horticulture Research（IF=6.79）在线发表了辽宁省农科院果树研究所李杏团队联合福建农林大学、华大基因合作研究的题为《Frequent germplasm exchanges drive the high genetic diversity of Chinese cultivated common apricot germplasm》的重要成果。该研究成果完成了“银香白”杏的基因组装配，并在此基础上开展了180份杏种质的重测序，揭示了中国栽培杏遗传多样性形成的分子机制。

图1‘银香白’杏，果型大、果面无任何着色、风味浓香，是我国特有的白肉型品种

图2 ‘银香白’杏基因组图谱. a.染色体大小. b. 基因数量 c. DNA转座元件. d. Gypsy型转座因子 (TEs). e. Copia-type TEs. f. GC 含量. g. 基因组同源区域

此项研究以我国传统地方品种‘银香白’杏 (图1) 为测序材料，使用PacBio与Nanopore三代测序技术以及二代数据纠错和HiC测序进行序列挂载，获得高质量的8条杏染色体序列，基因组大小为251.19 Mb（图2），杂合度为0.99%，Contig N50为4.04 Mb，Scaffold N50为30.98 Mb，BUSCO指数为96.20%，注释获得29,230个蛋白编码基因。与已公布的杏基因组相比，‘银香白’基因组中重复序列为46.78%，显著高于‘串枝红’杏的38.28%。

在此基础上，该研究对180份杏种质资源进行了重测序，这些种质资源覆盖了国内外的5个主要栽培类群。根据π、θW、HE和Tajima's D等多样性统计分析，我国地方品种杏的遗传多样性显著高于西方栽培品种群。群体遗传结构表明，中国地方品种群大部分个体存在着不同程度的野生近缘种基因渐渗现象（图3）；进一步的Treemix分析，中国地方品种与野生近缘种间共检测到7个迁移事件，其中27%的基因组被确定为渐渗区域。这些渗入的基因对中国栽培杏种质的表型多样性具有重要影响 (图 4)。

图3 基于180份材料重测序数据的群体结构分析. a. 群体结构图; b. 树状聚类图 c.主成分分析(PCA)

 图4 基于TreeMix软件和D统计检测不同群体间的基因流 

综上所述，团队组装了新的杏基因组，获得了高质量染色体水平的参考基因组图谱；180份重测序数据揭示了近缘种基因渐渗是维持中国本土杏品种群遗传多样性的重要途径，为中国杏种质资源多样性保护提供了新的思路，同时也为杏种质资源创新与利用奠定了理论基础。

辽宁省农科院果树研究所章秋平研究员、福建农林大学博士生章迪杨、华大基因余慷博士、季菁菁博士为论文的共同第一作者，辽宁省农科院果树研究所刘威生研究员与福建农林大学刘仲健教授为该论文的共同通讯作者，辽宁省农科院果树研究所李杏团队的其他成员参与了此项研究。该研究在国家重点研发计划项目（2019YFD1000600和2019YFD1000400）、国家自然科学基金项目（3197236、31870199）和辽宁省公益基金项目（20180025）的资助下完成。

文章链接：

https://doi.org/10.1038/s41438-021-00650-8