近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心，以下簡(jiǎn)稱基因組所）周永鋒課題組在《植物生理學(xué)（Plant Physiology）》發(fā)表了題為“Population comparative genomics discovers gene gain and loss during grapevine domestication”的研究論文。該研究使用群體比較基因組學(xué)的方法，揭示了葡萄在馴化過(guò)程中丟失和獲得的基因，以及芳香化合物和抗病相關(guān)基因的變化。

植物馴化是始于數(shù)千年前的早期進(jìn)化實(shí)驗(yàn)。在該過(guò)程中，早期的農(nóng)民通過(guò)從野生作物群體中人工選擇農(nóng)作物，以獲得期望的農(nóng)藝性狀。該過(guò)程對(duì)作物群體造成了中度或嚴(yán)重的瓶頸效應(yīng)并顯著地改變了作物群體的基因組。近年的研究表明，植物的馴化會(huì)導(dǎo)致有害單核苷酸位點(diǎn)突變（single nucleotide polymorphism，SNP）和較大的結(jié)構(gòu)變異（structural variation，SV）的積累，而這些變異往往會(huì)導(dǎo)致馴化群體中基因的獲得和丟失，通常與重要農(nóng)藝性狀緊密相關(guān)，揭示這些變化對(duì)作物的育種具有重要意義。葡萄是世界上對(duì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)最大的作物之一，但由于其長(zhǎng)讀長(zhǎng)基因組數(shù)據(jù)的相對(duì)匱乏，馴化帶來(lái)的基因組變化仍未探明。

該研究使用17個(gè)葡萄三代基因組測(cè)序數(shù)據(jù)，通過(guò)群體比較基因組學(xué)分析，揭示了葡萄馴化過(guò)程中獲得和丟失的基因，解析了野生葡萄與栽培品種的基因差異，并發(fā)掘了栽培品種抗性基因的丟失和芳香化合物相關(guān)基因的多樣性，為推進(jìn)現(xiàn)代育種技術(shù)在葡萄中的應(yīng)用以及野生葡萄資源的利用提供了重要的理論基礎(chǔ)。

圖1 | 葡萄抗病相關(guān)基因分析

基因組所周永鋒研究員、彭艷玲博士為本文的共同通訊作者，研究生龍頎明和曹碩為本文的共同第一作者，劉眾杰博士、劉文文博士、王怡雯博士、肖華博士和研究生黃貴州、王旭參與了本研究。周永鋒團(tuán)隊(duì)成員對(duì)文章修改提出了寶貴的意見(jiàn)。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)家基金(海外)和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。

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