果树所科学家解析红苹果着色分子机制

4月2日，中国农业科学院果树研究所苹果资源与育种创新团队完成了基于苹果花培纯系高质量基因组测序的研究成果。该研究揭示了反转座子控制红苹果着色的分子机制。相关研究以题“A high-quality apple genome assembly reveals the association of a retrotransposon and red fruit colour”在《Nature Communications》在线发表。

因为栽培苹果通常是二倍体，基因组高度杂合且经过全基因组复制，致使常规品种基因组测序组装困难。而该研究团队长期进行苹果花药纯系培养，创制的一系列品种花培纯系为苹果遗传理论和基因组测序研究奠定了重要基础。他们以‘寒富’苹果花培纯系HFTH1为材料，基于三代测序技术进行了全基因组测序，组装了目前世界上最为完整的苹果基因组（contigN50 为6.99M）。以往基因组测序都是以‘金冠’品种为材料，而这个新基因型基因组为世界科学共同体研究苹果分子育种提供了新的参考序列。利用与已发表的金冠基因组比较，获得大量的结构变异，为理解不同基因型苹果遗传多样性、分子标记的开发和分子育种提供了重要信息。‘寒富’集抗寒、抗病、抗旱而知名的品种，这一高质量的基因组为今后解析苹果抗性分子机制奠定了基础，必将极大地促进苹果抗性育种。

果实着色进化是个有趣复杂的问题，该研究进一步通过比较基因组学，结合148份苹果自然群体和1个杂交组合分离群体验证，揭示一个Gypsy-like反转座子充当增强子（命名redTE）控制苹果着色。不易着色的品种是由于缺少这一增强子，不能有效合成花青素的结果。该研究进一步推断一系列红色芽变的品种是这个转座子与其调控的基因以及等位基因和周围环境引起表观遗传综合的结果，这无疑增进和丰富了我们对苹果着色的理解和认识。更加重要的是，基于这一反转座子开发的分子标记，能精准的进行果色预先选择。

该研究得到了中国农科院科技创新工程和中央级公益性科研院所基本科研业务费项目的资助，并与武汉未来组生物科技有限公司合作完成。（通讯员：何文上）