中國(guó)科學(xué)院武漢植物園等在野生番茄基因組研究方面取得進(jìn)展

　　多毛番茄（S. habrochaites）和加拉帕戈斯番茄（S. galapagense）是栽培番茄的兩種重要野生近緣種，具有多種優(yōu)良的抗病抗逆性狀，在現(xiàn)代番茄育種中應(yīng)用廣泛。解析多毛番茄和加拉帕戈斯番茄基因組，對(duì)充分挖掘其育種潛力和價(jià)值，促進(jìn)番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大。

 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院武漢植物園和美國(guó)康奈爾大學(xué)、浙江大學(xué)合作以Chromosome-scale genome assemblies of wild tomato relatives Solanum habrochaites and S. galapagense reveal structural variants associated with stress tolerance and terpene biosynthesis為題于Horticulture Research在線發(fā)表研究成果。該研究完成了多毛番茄、加拉帕戈斯番茄的全基因組測(cè)序和分析，為番茄重要性狀改良提供了新的理論依據(jù)和基因資源。

 

　　研究人員采用PacBio HiFi和Hi-C技術(shù)對(duì)多毛番茄（LA0407品系）和加拉帕戈斯番茄（LA0317品系）進(jìn)行全基因組測(cè)序，組裝出兩個(gè)染色體水平的參考基因組，基因組大小分別是950.7Mb和859.9Mb。通過(guò)與栽培番茄Heinz 1706參考基因組的比較分析，研究人員在多毛番茄和加拉帕戈斯番茄中分別鑒定到336319個(gè)和98443個(gè)結(jié)構(gòu)變異（structural variation，SV）。在多毛番茄中插入（insertions）和擴(kuò)張（expansions）SV相關(guān)基因富集于脅迫響應(yīng)、防御響應(yīng)、萜類(lèi)化合物合成與代謝等，轉(zhuǎn)錄組分析顯示，其中122個(gè)基因參與低溫脅迫響應(yīng)。在加拉帕戈斯番茄中插入和擴(kuò)張相關(guān)基因富集于防御響應(yīng)、嘧啶核苷酸代謝和脂質(zhì)代謝通路等。這些插入和擴(kuò)張的特異序列可能與這兩個(gè)野生番茄具有較高抗性相關(guān)。

 

　　此外，該研究通過(guò)對(duì)番茄中萜類(lèi)合成酶基因家族（Terpene synthase genes, TPSs）的鑒定和分析發(fā)現(xiàn)，多毛番茄TPS-a亞家族發(fā)生了基因擴(kuò)張，這可能與多毛番茄獨(dú)特及多樣化的倍半萜類(lèi)合成相關(guān)。研究還對(duì)5個(gè)已發(fā)表的栽培和野生番茄參考基因組開(kāi)展了抗病基因類(lèi)似物（Resistance gene analogs，RGAs）鑒定。這些結(jié)果為番茄萜類(lèi)化合物合成和抗病育種提供了新的基因資源。

 

　　相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、湖北省洪山實(shí)驗(yàn)室基金和中科院植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。