草莓栽培品种‘雪香’(Fragaria × ananassa)染色体水平T2T基因组组装及MLO基因家族解析

本研究通过PacBio Revio长读长测序技术，首次完成了韩国主栽草莓品种‘雪香’的端粒到端粒(T2T)基因组组装（797 Mb，contig N50 27.04 Mb），填补了该重要经济作物基因组资源的空白。研究人员鉴定了55个与白粉病抗性相关的MLO基因家族成员，通过比较基因组学揭示了其结构特征与进化关系，为草莓抗病育种提供了关键分子靶点。

　　

草莓作为全球重要的经济作物，其栽培品种‘雪香’(Fragaria × ananassa)占据韩国82.1%的种植面积，因其优异的农艺性状和抗病性成为育种研究的热点。然而，作为异源八倍体(2n=8x=56)物种，其高度杂合的基因组复杂性长期阻碍着精准育种的发展。尽管已有‘Florida Brilliance’等少数八倍体草莓参考基因组发布，但东亚主栽品种的基因组资源仍属空白，特别是对抗病关键基因MLO(Mildew Locus O)的系统研究尚未开展。

为解决这一瓶颈问题，韩国园艺草药科学研究所等机构的研究人员利用PacBio Revio平台生成103.3Gb HiFi数据（平均读长17,668bp），通过Hifiasm算法完成‘雪香’染色体水平组装，并整合RNA-Seq数据注释出129,184个基因。研究首次在该品种中鉴定出55个FaMLO基因，通过结构域分析和系统发育树构建，揭示了其与白粉病抗性的潜在关联。该成果发表于《Scientific Data》，为草莓抗病分子育种提供了重要理论依据。

关键技术方法包括：1) PacBio Revio长读长测序（平均质量值Q23.3）；2) Hifiasm算法进行多倍体基因组组装；3) EDTA流程注释转座元件（占基因组43.46%）；4) Braker2结合RNA-Seq数据预测基因结构；5) 基于MLO保守结构域(cl03887)的基因家族鉴定；6) MCScanX分析基因共线性。

研究结果

基因组组装质量验证
通过BUSCO评估显示99.1%的保守基因完整性，LAI指数达17.28（黄金标准>15），证实组装的高连续性。共锚定30个contig至28条染色体，识别出50/56个端粒区域。

比较基因组学分析
与‘Florida Brilliance’和‘Royal Royce’基因组比对显示高度共线性，但发现1D染色体易位事件。亚基因组A与二倍体F. vesca^v4.0
的共线性最强，支持其作为祖先基因组之一的假说。

MLO基因家族特征
55个FaMLO基因被划分为7个进化分支，其中第1分支含14个成员。基因结构分析显示外显子数2-15个不等，编码蛋白长度171-934aa。染色体分布显示3C上聚集最多（5个基因），而4号染色体亚基因组均无MLO基因分布。

讨论与意义
该研究建立了首个‘雪香’草莓T2T基因组，其连续性指标（contig N50 27.04Mb）超越已报道的多数八倍体草莓组装。通过MLO基因家族的系统鉴定，发现FaMLO03Cb等成员可能通过特定结构域变异（如截短型蛋白）参与白粉病抗性，这为分子标记开发提供了候选靶点。研究还揭示了转座元件（LTR占比25.4%）对基因组进化的塑造作用，特别是Gypsy类元件在基因区周边的富集特征。

这些发现不仅填补了东亚草莓品种基因组资源的空白，更通过多组学整合分析为解析复杂多倍体作物的抗病机制提供了范式。未来基于该基因组的GWAS研究有望加速草莓抗病育种进程，对保障全球草莓产业可持续发展具有重要实践价值。