Nature Genetics：苹果进化

对苹果属（包括驯化苹果及其野生近缘种）物种基因组的一项新的比较和分析，揭示了物种之间的进化关系以及它们的基因组在过去近6000万年中是如何进化的。研究小组确定了基因组之间的结构变化，并开发了识别与理想性状相关的基因的方法，如美味、抗病和抗寒，这可能有助于指导未来的苹果育种计划。

　　

宾州大学公园对苹果属物种（包括驯化苹果及其野生近缘种）的基因组进行了新的比较和分析，揭示了物种之间的进化关系以及它们的基因组在过去近6000万年中的进化过程。研究小组确定了基因组之间的结构变化，并开发了识别与理想性状相关的基因的方法，如美味、抗病和抗寒，这可能有助于指导未来的苹果育种计划。

本周（4月16日）发表在《自然遗传学》杂志上的一篇描述这项研究的论文是由一个包括宾夕法尼亚州立大学生物学家在内的国际研究小组进行的。

“苹果属大约有35个物种，但尽管苹果作为一种水果作物很重要，但还没有对这一群体的基因组如何进化进行广泛的研究，”宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院植物生殖发育和进化的Huck主席、生物学教授、该论文的作者之一Hong Ma说。“在这项研究中，我们能够深入研究苹果的基因组，建立苹果家谱，记录全基因组复制和物种间杂交等事件，并找到与特定性状相关的基因组区域，如对苹果痂病的抵抗力。”

该团队最近对该属的30个成员进行了基因组测序和组装，其中包括驯化的金香苹果品种。在这30个物种中，20个是二倍体，这意味着它们每条染色体有两个副本，就像人类一样，10个是多倍体，每条染色体有三个或四个副本，可能是由于二倍体和苹果中其他近亲的相对较近的杂交。通过比较每个物种近1000个基因的序列，研究人员建立了该属的家谱，然后利用生物地理分析将其起源追溯到大约5600万年前的亚洲。

Ma说：“这个属的进化史相当复杂，有许多物种之间杂交的例子，以及共享的全基因组复制事件，这使得比较变得困难。”“拥有如此大量物种的高质量基因组，并了解它们之间的关系，使我们能够更深入地研究该属是如何进化的。”

为了进一步分析苹果基因组的历史和进化，研究小组用一种称为泛基因组学的分析方法检查了30个测序的基因组。这种方法包括对30个基因组中的共享或保守基因和其他序列进行全面比较，比如转座子——有时因其在基因组中移动的能力而被称为跳跃基因——以及只存在于基因组子集中的基因。泛基因组分析结合了来自密切相关群体的基因组信息来了解进化守恒和分歧，泛基因组图工具极大地促进了泛基因组分析。

Ma说：“使用30个物种的泛基因组对于检测结构变化，以及基因复制和重排非常有用，这些物种可能通过少数基因组的比较而错过。”“在这种情况下，其中一个未发现的结构变异使我们能够确定与苹果痂病抗性相关的基因组片段，这是一种影响全球苹果的真菌疾病。”

该团队还开发了一种泛基因组分析工具，以帮助找到选择性扫描的证据，选择性扫描是一种有益特征在人群中迅速增加频率的过程。利用这种方法，他们确定了一个负责野生苹果物种抗寒和抗病的基因组区域，该区域也可能与果实的难闻味道有关。

Ma说：“在努力生产最美味的水果的过程中，可能无意中降低了驯化苹果的耐寒性。”“了解苹果基因组的结构变化，物种之间的关系以及使用泛基因组分析的杂交历史可以帮助指导未来的育种工作，以便在苹果中保留好味道和抗病的有益性状。”

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