葡萄群体基因组学发掘葡萄驯化中丢失和获得的基因

　　

　　

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心，以下简称基因组所）周永锋课题组在《植物生理学（Plant Physiology）》发表了题为“Population comparative genomics discovers gene gain and loss during grapevine domestication”的研究论文。该研究使用群体比较基因组学的方法，揭示了葡萄在驯化过程中丢失和获得的基因，以及芳香化合物和抗病相关基因的变化。

植物驯化是始于数千年前的早期进化实验。在该过程中，早期的农民通过从野生作物群体中人工选择农作物，以获得期望的农艺性状。该过程对作物群体造成了中度或严重的瓶颈效应并显著地改变了作物群体的基因组。近年的研究表明，植物的驯化会导致有害单核苷酸位点突变（single nucleotide polymorphism，SNP）和较大的结构变异（structural variation，SV）的积累，而这些变异往往会导致驯化群体中基因的获得和丢失，通常与重要农艺性状紧密相关，揭示这些变化对作物的育种具有重要意义。葡萄是世界上对经济贡献最大的作物之一，但由于其长读长基因组数据的相对匮乏，驯化带来的基因组变化仍未探明。

该研究使用17个葡萄三代基因组测序数据，通过群体比较基因组学分析，揭示了葡萄驯化过程中获得和丢失的基因，解析了野生葡萄与栽培品种的基因差异，并发掘了栽培品种抗性基因的丢失和芳香化合物相关基因的多样性，为推进现代育种技术在葡萄中的应用以及野生葡萄资源的利用提供了重要的理论基础。

图1 | 葡萄抗病相关基因分析

基因组所周永锋研究员、彭艳玲博士为本文的共同通讯作者，研究生龙颀明和曹硕为本文的共同第一作者，刘众杰博士、刘文文博士、王怡雯博士、肖华博士和研究生黄贵州、王旭参与了本研究。周永锋团队成员对文章修改提出了宝贵的意见。本研究得到了国家自然科学基金、国家自然科学基金优秀青年科学家基金(海外)和国家重点研发计划的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae039