榴莲基因组重测序揭示种质资源遗传多样性、群体结构与核心集合的构建

本研究通过全基因组重测序技术对114份中国榴莲种质资源进行深度解析，鉴定出39,266,608个高质量SNP，首次系统揭示了榴莲（Durio zibethinus）的群体遗传结构、转座元件特征及选择信号。研究人员发现榴莲种质可分为三大遗传群体（POP1-POP3），其中POP1遗传多样性最高（π～0.0019），并鉴定出95个受选择基因涉及风味代谢与抗逆调控。研究构建的26份核心种质集合为榴莲育种与资源保护提供了重要工具。成果发表于《Communications Biology》，为这一热带"果王"的分子育种奠定基础。

　　

榴莲（Durio zibethinus Murr.）作为东南亚"热带水果之王"，其独特的香气和营养价值正推动全球消费热潮。泰国2021-2022年榴莲出口额达年均33亿美元，中国市场需求的激增更凸显其经济重要性。然而当前榴莲育种面临严峻挑战：栽培品种遗传基础狭窄，主要依赖少数精英无性系繁殖；野生近缘种因栖息地丧失濒危；且其复杂性状（如果实风味、抗病性）的遗传机制尚未阐明。虽然2017年首个"猫山王"参考基因组发布，但群体水平的遗传多样性研究仍局限于小样本或低通量标记分析。中国海南岛作为新兴榴莲产区，引进种质的遗传背景与资源价值亟待系统评估。

针对这一科学问题，由Zhong Yiwang和Feng Liying共同通讯的研究团队在《Communications Biology》发表最新成果。研究团队采集中国海南和云南地区的114份榴莲种质，采用Illumina HiSeq X Ten平台进行10×基因组覆盖深度的重测序。关键技术包括：基于BWA-MEM的基因组比对、GATK变异检测流程获取39,266,608个SNP；通过EDTA流程注释转座元件；利用STRUCTURE和PCA分析群体结构；结合π比值、F_st和ROD（Reduction of Diversity）指标检测选择信号；采用等位基因频率谱法构建核心种质集合。

SNP发现与全基因组变异

研究鉴定出的39.3百万SNP非均匀分布于28条染色体，其中2、4、18号染色体呈现高变异密度区段，而10、25-28号染色体多样性较低。值得注意的是，基因密集区域与推测着丝粒区域存在空间重合现象，这与木兰等植物中报道的基因组结构特征相似。

转座元件景观特征

基因组注释发现384个完整LTR反转录转座子，其中Copia/Ale、Copia/Tork和Gypsy/Galadriel谱系近期活跃扩张。系统发育分析显示这些转座元件家族存在谱系特异性扩增，其插入时间分布表明在榴莲进化史上发生过近期基因组重组事件。

群体结构与亲缘关系

通过多维分析方法揭示114份种质分化为三大群体：POP1（高多样性，π～0.0019）、POP2（中等多样性，π～0.0016）和POP3（低多样性，π～0.0012）。PCA与邻接树分析显示POP1与POP2亲缘较近（F_st=0.12），而POP3分化显著（F_st=0.20）。值得注意的是，遗传聚类与地理来源无严格对应，反映栽培过程中频繁的种质交流。

遗传多样性与连锁不平衡

POP1表现出最快的连锁不平衡衰减（LD半衰期～50 kb），而POP3的LD延伸超过500 kb，暗示其可能经历遗传瓶颈。功能变异分析显示大多数SNP属于"修饰类"，但POP3在15号染色体存在显著的选择清除信号，可能与其特定适应性相关。

核心榴莲种质集合

研究从114份资源中精选26份构成核心集合，包含POP1（10份）、POP2（8份）和POP3（8份）的代表性材料，保留95%以上遗传多样性。该集合既涵盖"D24"等优良品种，也包含独特基因型，为育种提供高效资源管理方案。

跨群体共享的选择基因

鉴定出95个受选择基因，功能涉及PPR（pentatricopeptide repeat）RNA编辑因子、MYB/bZIP转录调控家族、FAD依赖氧化还原酶等。这些基因可能调控榴莲风味挥发物合成（如含硫化合物）、果实成熟程序性细胞死亡等关键农艺性状，为分子育种提供靶点。

该研究首次在基因组尺度解析榴莲种质资源遗传架构，填补了群体遗传学研究的空白。建立的SNP数据库与核心种质集合，不仅为榴莲分子标记辅助育种提供工具，也为应对产业扩张中的遗传侵蚀风险提供解决方案。发现的转座元件活性特征和选择基因，为理解榴莲驯化历史与性状进化提供新视角。随着榴莲栽培向非传统区域扩展，这些基因组资源将助力培育适应新环境的品种，平衡果实品质与抗逆性的育种目标。研究强调保护野生榴莲遗传多样性的紧迫性，避免重蹈香蕉巴拿马病等单一品种栽培的生态覆辙。未来研究可结合多组学方法验证候选基因功能，并将采样范围扩展至东南亚原产地，全面揭示榴莲的驯化与传播历程。