蜜脆苹果的基因组测序有望培育出更好的苹果

　　

一组研究人员近日对蜜脆苹果的基因组进行了测序。蜜脆苹果是广受欢迎且具有重要经济价值的品种，其基因组测序对科学家和育种者来说是一个福音。

这项成果于近日发表在《Gigabyte》杂志上。论文中提到，利用先进的技术对基因组进行测序，为了解苹果和其他果树物种重要性状的遗传基础提供了宝贵的资源，可用来加强育种工作。

美国苹果产业每年产值达230亿美元，蜜脆（Honeycrisp）是其中最有价值的品种，给种植者带来的每磅产值大约是富士品种的两倍。由于蜜脆苹果口感脆甜，具有耐寒性和抗苹果锈病等优良性状，育种者已将其作为市场上9个新品种的亲本。

与此同时，蜜脆的种植也具有一定的挑战性。

“尽管它有许多优良的性状，但仍是果园中最难种植的苹果品种之一；它面临一些生理和收获后的问题，”康奈尔大学农业技术学院综合植物科学学院的副教授Awais Khan说，他是这篇论文的第一作者和共同通讯作者。

Khan表示，首先，蜜脆果树自身难以获取足够的营养，需要一个特定的营养管理计划才能获得良好的产量和健康。如果缺乏这样的管理，这些果树通常会出现“叶片黄化”，这是由于碳水化合物和营养失衡，叶片变黄和卷曲。

蜜脆苹果也容易出现一些疾病，比如由于钙不平衡导致的苦痘病，以及真菌感染引起的苦腐病。这些问题从根本上来说是由基因控制的，但操作不当和收获后的储存会使问题变得更糟。

“如果我们不了解蜜脆苹果的基因组和基因，我们就不能通过育种来专门选择出有利的性状，并筛选掉不利的性状，”Khan谈道。

基因测序技术的进步使得人们能够在很短的时间内对蜜脆苹果基因组进行测序、组装和发表。2010年，金冠苹果基因组首次完成了测序。总的来说，苹果基因组复杂、庞大且杂合度高，这意味着特定的基因有多个版本。

考虑到苹果基因组中也有很多重复序列，研究人员此次结合使用了多种测序技术对其进行测序，包括PacBio HiFi测序、Omni-C（用于染色体定相）和Illumina测序平台。

“我们可以对大片段的DNA序列进行连续测序，因此我们在组装和寻找重叠序列时没有遇到计算生物学或生物信息学上的大挑战，”Khan说。

长读长测序还帮助他们梳理出苹果的二倍体基因组；和人类一样，苹果也有两套染色体，分别来自亲本双方。新的技术能够对两套染色体进行测序，这样在未来就有望区分每个亲本的特定遗传贡献。

通过使用这些先进方法，蜜脆苹果基因组覆盖了97%的蛋白质编码基因。相比之下，2010年的金冠苹果基因组只覆盖了68%的基因。

原文检索

Awais Khan, Sarah B. Carey, Alicia Serrano, Huiting Zhang, Heidi Hargarten, Haley Hale, Alex Harkess, Loren Honaas, A phased, chromosome-scale genome of ‘Honeycrisp’ apple (Malus domestica), Gigabyte, 2022 https://doi.org/10.46471/gigabyte.69