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果樹(shù)所在 “美食蕉”品種香蕉基因組研究方面取得新進(jìn)展
近日，果樹(shù)所易干軍研究員領(lǐng)銜的香蕉遺傳改良團(tuán)隊(duì)與廣西大學(xué)陳玲玲教授團(tuán)隊(duì)合作在Cell旗下植物學(xué)頂刊Plant Communications（SCI一區(qū)top，IF=10.5）上發(fā)表了題為“Two haplotype-resolved genome assemblies for AAB allotriploid bananas provide insights into banana subgenome asymmetric evolution and Fusarium wilt control”的研究論文。果樹(shù)所為論文第一完成單位，廣西大學(xué)陳玲玲教授、宋佳明副教授和果樹(shù)所盛鷗研究員、易干軍研究員為論文共同通訊作者，陳玲玲教授團(tuán)隊(duì)的博士研究生謝文召、鄭宇宇和果樹(shù)所何維弟博士為論文的共同第一作者。果樹(shù)所香蕉遺傳改良團(tuán)隊(duì)成員以及西南大學(xué)、廣西大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的有關(guān)專家共同參與了該研究。
現(xiàn)代栽培香蕉品種大多為含A、B基因組的三倍體或二倍體，存在AAA、AAB、ABB和AA、AB等不同倍性的基因組類型，形成了香牙蕉、plantain等20多個(gè)栽培類型；除A、B基因組外，還存在SS、TT等基因組，香蕉栽培品種類群的遺傳背景及其復(fù)雜，其起源和演化是研究界百余年來(lái)懸而未決的重要科學(xué)問(wèn)題，這極大地限制了現(xiàn)代香蕉育種的進(jìn)程。我院果樹(shù)所香蕉資源圃通過(guò)近些年來(lái)的大規(guī)模引進(jìn)、收集，目前保存有各類種質(zhì)資源超過(guò)600份，是世界最大的香蕉資源圃之一，被Bioversity International納入全球香蕉參考資源圃（MusaNet Reference Collections）。近些年，團(tuán)隊(duì)深耕香蕉種質(zhì)資源的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，圍繞現(xiàn)代香蕉栽培品種的起源和演化等重要科學(xué)問(wèn)題深入研究，揭示多倍化過(guò)程中基因組結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)的變化規(guī)律，為品種改良和育種理論創(chuàng)新提供依據(jù)。
研究團(tuán)隊(duì)以果樹(shù)所新選育的“美食蕉1號(hào)”和Silk品種為對(duì)象，完成了其單倍型基因組的組裝解析（圖1），并對(duì)其進(jìn)行了深入分析，為闡明香蕉遺傳多樣性奠定了基礎(chǔ)，通過(guò)分析基因組來(lái)源，首次精確闡明了Plantain和Silk的祖先貢獻(xiàn)。針對(duì)“美食蕉1號(hào)”品種具有抗枯萎病的特性，通過(guò)比較基因組學(xué)挖掘并經(jīng)過(guò)功能驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)一些新的轉(zhuǎn)錄因子可能通過(guò)強(qiáng)化細(xì)胞壁在植物防御中發(fā)揮重要作用。美食蕉富含類胡蘿卜素和淀粉，這些物質(zhì)在不同品種的三倍體香蕉中含量差異較大，本研究結(jié)合基因組、轉(zhuǎn)錄組和表型數(shù)據(jù)探討了Plantain 和Silk中造成差異的遺傳基礎(chǔ)，從而幫助改善香蕉的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。
該研究組裝了三倍體香蕉種（AAB）兩個(gè)栽培類型Plantain和Silk的單倍型基因組。同時(shí)對(duì)這兩個(gè)AAB品種的起源進(jìn)化進(jìn)行了深入分析，分析了亞基因組不對(duì)稱進(jìn)化。這是國(guó)際上首次報(bào)導(dǎo)的異源三倍體染色體基因組。
該研究得到了廣東省香蕉種業(yè)創(chuàng)新園項(xiàng)目、香蕉國(guó)家育種聯(lián)合攻關(guān)、國(guó)家香蕉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、院學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)等多個(gè)項(xiàng)目的共同資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100766
圖1.Plantain和Silk的基因組特征
