编辑推荐：
为解决猕猴桃种间遗传多样性未被全面研究、表型差异遗传基础不明等问题，研究人员开展猕猴桃超泛基因组研究。他们构建超泛基因组，鉴定结构变异（SVs）和抗性基因类似物（RGAs）。该研究为猕猴桃进化和育种提供重要资源。
猕猴桃，这一富含维生素 C 的美味水果，在全球水果市场占据着重要地位。然而，其所属的猕猴桃属（Actinidia）却充满了谜团。猕猴桃属种类繁多，包含 54 个物种和 21 个变种 ，广泛分布于东亚地区。复杂的种间杂交和多倍体变异，让猕猴桃的分类困难重重，仅依靠形态学特征进行分类并不可靠。而且，不同猕猴桃物种间存在丰富的表型差异，像果实表皮的毛、果实软化速度、维生素 C 含量等，但这些差异背后的遗传机制却鲜为人知。与此同时，猕猴桃产业还面临着诸多病害的威胁，例如细菌性溃疡病（由 Pseudomonas syringae pv. actinidiae，简称 Psa 引起），给种植户带来了巨大的经济损失。因此，全面了解猕猴桃的遗传多样性，挖掘其抗病基因资源，对猕猴桃的育种改良至关重要。
为了揭开猕猴桃遗传密码的神秘面纱，中国科学院武汉植物园的研究人员展开了深入研究。他们构建了猕猴桃超泛基因组，对 15 个高质量基因组进行分析，并结合 112 个个体的重测序数据，系统地鉴定了结构变异（SVs），还探究了种间关系以及潜在的遗传结构差异。此外，研究人员还构建了泛抗性基因类似物（pan - RGA）数据集，为猕猴桃的抗病育种提供了关键支持。该研究成果发表在《Molecular Horticulture》杂志上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们从公共数据库收集了 15 个猕猴桃物种的基因组序列和重测序数据，利用 BUSCO 评估基因组完整性。接着，使用 OrthoFinder 推断基因家族，构建系统发育树。在变异检测方面，借助 PanPop 工具鉴定 SVs，并构建图基因组。最后，通过 RGAugury 管道识别 RGAs。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- 基因组组装与系统发育关系：研究人员收集的 15 个基因组组装质量高，完整性良好。系统发育分析显示，猕猴桃物种可分为 Leiocarpae 组（LG）和 Maculatae 组（MG），MG 又进一步分为 MG1 和 MG2 两个分支 。通过计算遗传分化指数（FST）和 XP - CLR 分析，发现了一些可能导致 LG 和 MG 表型差异的基因区域，这些区域与细胞对压力的反应、萜类代谢过程以及植物型次生细胞壁生物合成等生物学过程相关。
- 基因家族与泛基因组：在基于基因的泛基因组分析中，研究人员将所有基因分为核心基因、软核心基因、可抛弃基因和云基因家族。核心基因参与基本生物学过程，而软核心和可抛弃基因则在应激反应、防御反应等过程中发挥作用。此外，还发现了一些特定于 LG 或 MG1 的基因家族，这些基因家族可能与果实特征、维生素 C 代谢等有关。
- 结构变异的全球景观：研究人员鉴定出大量 SVs，并构建了图基因组。SVs 在染色体上分布不均匀，存在 532 个 SV 热点区域，这些区域与植物器官形成和基因表达调控有关。而且，不同组（LG、MG1、MG2）存在各自偏好的 SVs，这些 SVs 可能导致猕猴桃的表型差异和环境适应。
- 抗病基因资源与泛 RGA：研究人员在 15 个猕猴桃基因组中鉴定出 18,858 个 RGAs，包括核苷酸结合位点（NBS）编码蛋白、受体样蛋白激酶（RLKs）等 。NBS 基因在染色体上分布不均匀，且倾向于成簇存在。构建的泛 RGA 数据集揭示了抗病基因的多样性，发现一些在商业猕猴桃物种中不存在的基因家族，为未来抗病育种提供了宝贵资源。
在讨论部分，研究人员指出，基于基因组方法的系统发育分析为猕猴桃分类提供了新视角，但 Maculatae 组内的分类仍需进一步研究。研究还发现了一些与果实表皮毛和果实软化相关的基因，推测猕猴桃物种可能具有不同的毛状体次生细胞壁成分，且细胞壁相关基因可能影响果实成熟和货架期。此外，SVs 在猕猴桃进化和环境适应中起着重要作用，而泛 RGA 数据集则为抗病育种提供了丰富的基因资源。
总的来说，这项研究通过构建猕猴桃超泛基因组，全面揭示了猕猴桃物种的遗传多样性，为猕猴桃的育种和功能基因组研究奠定了坚实基础。研究结果不仅有助于深入理解猕猴桃的进化历程，还为培育更优质、抗病的猕猴桃品种提供了有力支持，对推动猕猴桃产业的可持续发展具有重要意义。
