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我科学家破译软籽石榴“突尼斯”全基因组

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  近日,中国农业科学院郑州果树研究所曹尚银研究员带领科研人员破译软籽石榴“突尼斯”全基因组,获得了软籽石榴‘突尼斯’高质量基因组序列,为解析软籽和硬籽石榴品种分化遗传机制提供了基础。该成果在线发表于《植物生物技术(Plant Biotechnology Journal)》。

  石榴 (Punica granatum L.) 是一古老的落叶灌木果树树种,栽培历史悠久。因其营养丰富、药用价值高、保健功能强,越来越受到人们的重视,消费群体不断增加,产业迅猛发展。据统计,目前我国石榴栽植面积约180万余亩,位居世界第一。石榴被誉为“生命之果”,其果皮、果肉以及种子均含有丰富的类黄酮、多酚、花青素等抗氧化物质,有利于预防高血脂、高血压、HIV、传染性疾病、冠心病、前列腺癌症等疾病。尤其是软籽石榴品种,籽粒硬度小,食用时易于吞咽,避免了营养的流失;此外,软籽石榴市场售价通常是普通品种的2–4倍,是广大果农脱贫致富的良果佳品。‘突尼斯’石榴是目前国内广泛栽培的软籽品种。与硬籽石榴相比,软籽石榴的不抗冻,严重威胁和制约了软籽石榴产业健康持续发展。高质量的基因组图谱为软籽石榴遗传改良研究奠定了重要基础。

  该研究基于二代和三代测序获得了软籽石榴‘突尼斯’高质量基因组序列,基因组大小为320.31 Mb,Contig N50为4.49 Mb,注释了33,594个基因。采用Hi-C光学技术结合遗传图谱将97.76%的序列组装到了8对染色体上。与现有的‘泰山红’石榴基因组相比,‘突尼斯’多组装出了46.01Mb序列,Contig N50的平均长度提升了46倍,在组装完整度及精确度上都得到了极大地提升。

  比较基因组学研究表明,软籽‘突尼斯’基因组和硬籽‘泰山红’、‘大笨籽’基因组间存在着大量的SNP和InDel变异。对26个石榴品种进行群体遗传学分析表明,软籽石榴群体和硬籽石榴群体间存在着大量的受选择位点。尤其是Chr1上,存在着高达26.2Mb的受选择区段。基因注释信息表明,与基因组变异及选择信号相关的基因潜在地影响着石榴硬籽和软籽特性分化。

  该研究得到中国农业科学院科技创新工程以及国家科技基础性工作专项重点项目资助。(通讯员 赵倩)

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