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    研究追溯八倍體栽培草莓的二倍體祖先

    放大字體  縮小字體 時間:2020-10-27 09:46 來源:中國科學(xué)院 原文:
    核心提示:東亞是野生草莓的多樣性分布中心,其中大部分二倍體草莓及所有四倍體草莓均分布于中國。自2017年,中國科學(xué)院華南植物園植物科學(xué)研究中心與江蘇省農(nóng)科院果樹所合作,開展3個二倍體草莓(綠色草莓、黃毛草莓F. nilgerrensis和西藏草莓F. nubicola)染色體級別的全基因序列組裝,結(jié)合已發(fā)表的高質(zhì)量的森林草莓及飯沼草莓基因組,基于比較基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)二倍體草莓基因組構(gòu)成高度保守。
      現(xiàn)代栽培草莓(Fragaria × ananassa)是18世紀(jì)中期在法國由來自北美的八倍體弗吉尼亞草莓(F. virginiana)和來自南美的八倍體智利草莓(F. chiloensis)偶然雜交而成的異源八倍體。目前已成為全球廣為栽培的水果。然而,對于其二倍體祖先的爭論持續(xù)半個多世紀(jì),至今未解決。Edger等在Nature Genetics上發(fā)表的八倍體草莓基因組論文(Edger et al., 2019, 51: 541–547)推測其有4個不同的二倍體祖先,分別是森林草莓(F. vesca)、飯沼草莓(F. iinumae)、綠色草莓(F. viridis)和日本草莓(F. nipponica)。Liston等完成同一套數(shù)據(jù)的重新分析,卻得到不同的結(jié)論,認(rèn)為八倍體草莓只有兩個現(xiàn)存的祖先,即森林草莓和飯沼草莓,相關(guān)研究作為Nature Genetics 2020年首篇論文發(fā)表(Liston et al., 2020, 52: 2–4)。Nature Genetics刊登了Edger等的答復(fù),表示堅(jiān)持此前的結(jié)論(Edger et al., 2020, 52: 5–7)。這兩篇NG論文互指對方分析中的不足,使栽培草莓的二倍體起源之謎撲朔迷離,并進(jìn)入大眾視野。

      東亞是野生草莓的多樣性分布中心,其中大部分二倍體草莓及所有四倍體草莓均分布于中國。自2017年,中國科學(xué)院華南植物園植物科學(xué)研究中心與江蘇省農(nóng)科院果樹所合作,開展3個二倍體草莓(綠色草莓、黃毛草莓F. nilgerrensis和西藏草莓F. nubicola)染色體級別的全基因序列組裝,結(jié)合已發(fā)表的高質(zhì)量的森林草莓及飯沼草莓基因組,基于比較基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)二倍體草莓基因組構(gòu)成高度保守。在重建草莓屬基因組系統(tǒng)發(fā)育的基礎(chǔ)上,推測該屬形成時間約為6.37百萬年。各基因組之間存在強(qiáng)烈的基因漸滲和不完全譜系分選。這可以解釋為什么基于系統(tǒng)發(fā)育策略來推測八倍體草莓祖先,不同的團(tuán)隊(duì)基于同一套數(shù)據(jù),采用不同的參數(shù)或方法會得出不同的結(jié)論。研究人員采用最近開發(fā)的方法,直接將來自73個栽培草莓樣本的重測序序列分別比對到由5個二倍體草莓重構(gòu)的參考基因組序列,確認(rèn)森林草莓和飯沼草莓是八倍體草莓的二倍體祖先,而綠色草莓、黃毛草莓和西藏草莓則不是二倍體祖先。該研究策略無需基于系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,因而可有效避免基因漸滲和不完全譜系分選所帶來的影響,研究結(jié)果解決了當(dāng)前關(guān)于栽培八倍體草莓二倍體祖先的一些爭議。同時,該研究獲得的3個高質(zhì)量二倍體基因組為草莓基因組資源發(fā)掘和分子育種奠定了基礎(chǔ)。

      相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Molecular Biology and Evolution上,華南植物園博士馮超和江蘇省農(nóng)科院果樹所博士王靜為論文共同第一作者,華南植物園研究員康明和江蘇省農(nóng)科院果樹所研究員趙密珍為論文共同通訊作者。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類)和科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的資助。

      追溯八倍體栽培草莓的二倍體祖先
    日期:2020-10-27
     
     
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