中國農大團隊構建首個蘋果屬圖形泛基因組

中國農業大學教授韓振海團隊基于30份蘋果屬植物高質量基因組，系統解析了蘋果屬數千萬年的演化歷程，并構建了首個蘋果屬圖形泛基因組，發布了蘋果屬遺傳多樣性全景圖。日前，相關研究成果發表于《自然-遺傳學》。

蘋果屬植物倍性復雜，分布橫跨歐亞、美洲等多個地理區域，是研究基因組多倍化與雜交的重要木本植物類群。全基因組加倍是推動物種分化的重要動力，然而，栽培蘋果近期經歷的全基因組加倍事件對該屬其他物種的影響尚不明確，種間基因組的進化關系亦有待系統解析。作為重要的溫帶果樹，栽培蘋果的遺傳基礎相對狹窄，主要依賴少數親緣關系密切的品種，導致其在應對環境變化、防控病蟲害等方面面臨嚴峻挑戰。因此，系統挖掘和利用野生蘋果屬植物的基因組資源，對于深入理解該屬植物的進化歷史、解析重要農藝性狀的遺傳基礎，以及培育具有廣泛適應性和抗逆性的優良品種，具有重要的科學意義與應用價值。

研究團隊對30份蘋果屬植物的高質量基因組進行測序并組裝，涵蓋20個二倍體和10個多倍體物種，代表關鍵的系統發育分支和地理分布區域。通過系統發育基因組學與進化生物學分析，他們構建了蘋果屬物種系統發育關系和基因組進化模型。

研究表明，蘋果屬可劃分為7個系統發育類群，其起源可追溯至約5600萬年前的亞洲地區。蘋果屬經歷的蘋果族早期全基因組加倍事件所產生的大量重復基因，在后續的物種分化中被差異性保留，影響了基因組結構與功能的演變。研究發現，蘋果屬內部曾發生的一次古雜交事件影響了包括多個多倍體分支在內的多數蘋果屬物種，加之廣泛的其他種間基因滲透，共同塑造了蘋果屬豐富的遺傳多樣性。

研究構建了圖形泛基因組，鑒定出物種特異的結構變異，并開發了一套選擇清除分析流程，用于挖掘與馴化相關的關鍵基因位點。研究發現，多花海棠Rvi6基因區域的SCAB-R結構變異與抗蘋果黑星病密切相關。此外，研究人員還成功鑒定出影響蘋果耐寒性和抗病性的關鍵馴化基因MdMYB5。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41588-025-02166-6