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果樹所在 “美食蕉”品種香蕉基因組研究方面取得新進展
近日，果樹所易干軍研究員領(lǐng)銜的香蕉遺傳改良團隊與廣西大學(xué)陳玲玲教授團隊合作在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，陳玲玲教授團隊的博士研究生謝文召、鄭宇宇和果樹所何維弟博士為論文的共同第一作者。果樹所香蕉遺傳改良團隊成員以及西南大學(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懸而未決的重要科學(xué)問題，這極大地限制了現(xiàn)代香蕉育種的進程。我院果樹所香蕉資源圃通過近些年來的大規(guī)模引進、收集，目前保存有各類種質(zhì)資源超過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，團隊深耕香蕉種質(zhì)資源的精準(zhǔn)評價，圍繞現(xiàn)代香蕉栽培品種的起源和演化等重要科學(xué)問題深入研究，揭示多倍化過程中基因組結(jié)構(gòu)和基因表達的變化規(guī)律，為品種改良和育種理論創(chuàng)新提供依據(jù)。
研究團隊以果樹所新選育的“美食蕉1號”和Silk品種為對象，完成了其單倍型基因組的組裝解析（圖1），并對其進行了深入分析，為闡明香蕉遺傳多樣性奠定了基礎(chǔ)，通過分析基因組來源，首次精確闡明了Plantain和Silk的祖先貢獻。針對“美食蕉1號”品種具有抗枯萎病的特性，通過比較基因組學(xué)挖掘并經(jīng)過功能驗證，發(fā)現(xiàn)一些新的轉(zhuǎn)錄因子可能通過強化細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養(yǎng)品質(zhì)。
該研究組裝了三倍體香蕉種（AAB）兩個栽培類型Plantain和Silk的單倍型基因組。同時對這兩個AAB品種的起源進化進行了深入分析，分析了亞基因組不對稱進化。這是國際上首次報導(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)新園項目、香蕉國家育種聯(lián)合攻關(guān)、國家香蕉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、院學(xué)科團隊建設(shè)等多個項目的共同資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100766
圖1.Plantain和Silk的基因組特征
