近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院紅棗團(tuán)隊(duì)黃建研究員課題組在國(guó)際知名期刊《Horticulture Research》發(fā)表了題為“Haplotype-resolved T2T reference genomes for wild and domesticated accessions shed new insights into the domestication of jujube”的研究論文。林學(xué)院博士研究生李坤為第一作者，林學(xué)院黃建研究員和新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所郝慶研究員為論文共同通訊作者。

 

　　該研究以我國(guó)制干棗主栽品種‘駿棗’和著名“秦藥”代表清澗酸棗為研究材料，整合了PacBio HiFi、ONT ultra-long和Hi-C等多種先進(jìn)測(cè)序技術(shù)以及多種組裝策略完成了棗和酸棗T2T gap-free和T2T gap-free單倍型基因組的組裝。‘駿棗’和酸棗T2T基因組大小分別為385.80 Mb（JZ）和375.15Mb（SZ），N50序列大小為31.07Mb（JZ）和30.84Mb（SZ）。進(jìn)一步基于HiFi reads進(jìn)行分型組裝，獲得了‘駿棗’和酸棗的單倍型基因組。‘駿棗’兩個(gè)單倍型基因組大小分別為383.00 Mb（JZHapA）和384.80 Mb（JZHapB）；清澗酸棗兩個(gè)單倍型基因組大小分別為385.83 Mb（SZHapA）和373.42Mb（SZHapB）。利用BUSCO對(duì)單倍型基因組的評(píng)估表明，JZHapA和JZHapB完整性分別達(dá)到了99%和98.9%，SZHapA和SZHapB完整性為99%和98.9%。同時(shí)在JZHapA和JZHapB中分別預(yù)測(cè)了29491和29639個(gè)編碼基因，在SZHapA和SZHapB基因組中分別預(yù)測(cè)到28245和27810個(gè)編碼基因。

 

　　該研究通過(guò)比較基因組分析發(fā)現(xiàn)，‘駿棗’和酸棗的單倍型基因組之間有5305-7592個(gè)結(jié)構(gòu)變異（SVs），有1676-3626個(gè)基因受到了SVs的影響，富集分析表明這些基因主要參與到苯丙烷類生物合成、類黃酮生物合成、淀粉和蔗糖代謝、甘油磷脂代謝和等代謝過(guò)程，反應(yīng)了酸棗和棗重要性狀差異的分子基礎(chǔ)。‘駿棗’和酸棗中還分別鑒定到22574和23042個(gè)等位基因，分別有4931和2720個(gè)等位基因在果實(shí)不同發(fā)育期差異表達(dá)，涉及到多個(gè)重要生物過(guò)程。通過(guò)基因組的選擇分析發(fā)現(xiàn)，在酸棗到棗的馴化過(guò)程中，基因組中與糖和酸棗代謝等品質(zhì)形成相關(guān)的基因受到選擇外，還發(fā)現(xiàn)了一些與植株發(fā)育和大小相關(guān)的基因也受到了廣泛選擇，比如糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（sugar transporter）、光合系統(tǒng)、和E3泛素連接酶BIG BROTHER基因，也闡明了棗由果實(shí)小而酸的灌木果樹(shù)到果實(shí)大而甜的大喬木的馴化機(jī)制。

 

　　該研究對(duì)672份酸棗和棗大規(guī)模種質(zhì)重測(cè)序分析表明，酸棗群體親緣關(guān)系緊密，栽培棗呈分散聚類，過(guò)渡型酸棗處于在棗和酸棗之間；群體遺傳結(jié)構(gòu)分析表明，棗群體遺傳背景相對(duì)豐富，酸棗群體遺傳背景相對(duì)簡(jiǎn)單；揭示了栽培棗起源于一個(gè)共同的酸棗祖先群體，之后在黃河下游附近的山東省和黃河中游的晉陜峽谷地區(qū)的兩個(gè)中心進(jìn)行馴化。

 

　　綜上所述，該研究首次獲得了棗和酸棗單倍型T2T基因組，進(jìn)一步闡明了棗的起源及馴化路徑，闡明了棗進(jìn)化過(guò)程中基因組結(jié)構(gòu)變異及基因表達(dá)水平改變，為棗樹(shù)分子育種和改良提供了分子基礎(chǔ)，尤其為解析棗和酸棗重要藥用代謝物的解析提供了重要的基因資源。

 

　　此研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31870584、31860223）及新疆紅棗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（XJCYTX-01）等項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhae071