中国甜樱桃(Prunus avium)栽培品种的质体基因组进化与遗传多样性研究

本研究针对中国主栽甜樱桃品种质体基因组变异机制不清的问题，通过测序110份质体基因组（含98个新组装品种），首次揭示栽培甜樱桃存在3个母系谱系，发现70%品种共享Hap2单倍型，鉴定出psbD-trnT等变异热点区域，为樱桃品种鉴别和育种提供了重要分子标记。成果发表于《BMC Plant Biology》为樱桃驯化史研究搭建了关键桥梁。

　　

甜樱桃(Prunus avium)作为全球重要的经济果树，其果实品质和抗逆性直接影响产业效益。然而这个拥有两千多年栽培历史的物种，正面临严峻挑战：市场上主流品种长期被'Bing'等少数传统 cultivar（栽培品种）垄断，且多数品种自交不亲和导致繁殖依赖嫁接，加之现代育种中无性繁殖的过度使用，使得遗传多样性持续降低。更棘手的是，虽然核基因组研究已取得进展，但关乎光合作用和适应性进化的质体基因组(plastome)研究却严重滞后——这种母系遗传的环状DNA，恰能为追溯品种驯化历史提供独特视角。

云南林业职业技术学院联合中国科学院昆明植物研究所的研究团队，在《BMC Plant Biology》发表的研究填补了这一空白。通过对中国7个种质资源库的31个主栽品种（含'美早'、'红灯'等）进行质体基因组测序，结合12个NCBI数据库样本，构建了首个甜樱桃泛质体基因组图谱。研究采用get_organelle流程完成98个新质体基因组组装，通过MAFFT比对和IQ-TREE2构建系统发育树，结合滑动窗口分析鉴定变异热点。

质体基因组特征

所有157,887 bp左右的质体基因组均呈现典型四部分结构（LSC/SSC/IR_A/IR_B），GC含量稳定在36.7%。全基因组比对发现170个变异位点，其中73.5%为SNP（单核苷酸多态性）。值得注意的是ycf1基因因位于SSC/IR_B交界区而成为变异最多的编码区，而光合系统相关基因（如psaA）则高度保守。

三大母系谱系

系统发育分析揭示：

1. Clade 1包含79份样本（22个品种），70%共享Hap2单倍型，其野生祖先可能来自英国威尔士；

2. Clade 2的20份样本（含'美早'）呈现惊人的单倍型同一性；

3. Clade 3虽仅11份样本但含6个单倍型，包括俄罗斯古老品种'Black Tartarian'和野生匈牙利样本，遗传多样性是其他分支的10倍。

驯化印记

现代栽培品种的核苷酸多样性(π=0.00011)显著低于野生资源(π=0.00153)，尤其在IR区几乎无变异。研究鉴定出psbD-trnT（LSC区）和ycf1（SSC区）等3个高变区，其中ycf1基因129,258位的A→G突变可作为Clade 3的诊断标记。

这项研究首次绘制了中国甜樱桃质体基因组变异图谱，不仅解释了'Pacific Red'等品种存在细胞质基因组渗入的现象，更通过发现欧洲东西部两个独立驯化事件，为育种提供了新的分子工具。特别值得注意的是，Clade 3作为现存最古老的遗传谱系，其高多样性特征提示可作为未来育种的重要资源库。研究成果为应对甜樱桃产业面临的遗传侵蚀风险提供了科学依据，也为开展全基因组选择育种奠定了理论基础。