近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所（以下簡稱鄭果所）特色漿果與干果種質(zhì)改良課題組在國際期刊《植物生物技術(shù)雜志》（Plant Biotechnology Journal）上發(fā)表研究論文，該研究組裝了首個(gè)石榴端粒到端粒（T2T）參考基因組圖，揭示了控制石榴果皮顏色和籽粒硬度等重要經(jīng)濟(jì)性狀形成的遺傳機(jī)制，建立了石榴基于CRISPR-Cas9的基因敲除體系，為石榴分子育種體系的建立奠定了基礎(chǔ)。
石榴。中國農(nóng)科院鄭果所供圖
該研究完成了無間隙基因組組裝，完整的石榴T2T基因組包含8條染色體，基因組大小為366.71 Mb，預(yù)測編碼蛋白基因32158個(gè)?；赥2T基因組和熒光原位雜交分析，發(fā)現(xiàn)石榴非典型端粒重復(fù)單元為TTTTAGGG，是第五個(gè)報(bào)道的具有此類端粒結(jié)構(gòu)的物種，也是唯一具有該特征的被子植物。同時(shí)，在其他千屈菜科植物中也發(fā)現(xiàn)了非典型端粒序列TTTTTTAGGG，進(jìn)一步表明端粒重復(fù)單元特殊性可能在千屈菜科物種進(jìn)化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
該研究基于146份種質(zhì)進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS），共鑒定出15個(gè)重要農(nóng)藝性狀的相關(guān)聯(lián)位點(diǎn)16個(gè)，其中1號(hào)染色體37.2 kb的染色體易位打斷了PgANS基因編碼序列，導(dǎo)致葉片、花朵和果實(shí)（果皮和籽粒）花青素缺失；PgANR基因啟動(dòng)子區(qū)域特有的重復(fù)序列擴(kuò)增影響了其表達(dá)量進(jìn)而導(dǎo)致紫色果皮的形成。該研究還揭示，石榴籽粒硬度由內(nèi)種皮厚度決定。
石榴果皮。中國農(nóng)科院鄭果所供圖
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、河南省自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.70107
