千年桐（Vernicia montana）是大戟科油桐属植物，是我国特有的木本油料树种，具有很高的经济价值和观赏价值。千年桐为雌雄异株植物，其利用价值与植株性别密切相关，缺少高质量参考基因组、性别决定机制不清及苗期性别鉴定方法缺乏严重制约其分子育种进展及产业发展。
2024年6月，Horticulture Research在线发表了中南林业科技大学张琳教授团队合作完成的题为Genome assembly and resequencing shed light on evolution, population selection, and sex identification in Vernicia montana 的研究论文。
研究人员利用PacBio和Hi-C技术得到一套染色体水平的高质量千年桐雄树参考基因组，基因组大小为1.29 Gb，contig N50为3.69 Mb。使用千年桐基因组数据，重建了被子植物系统发育关系，厘清了一直存在争议的COM分支的系统发育位置，即COM中的三个目（卫矛目、酢浆草目和金虎尾目）归于锦葵类（Malvids）而不是豆类（Fabids），且这三个目并未在同一个演化支上。基于基因组共线性分析，确定千年桐基因组只经历了核心真双子叶植物共享的古六倍化事件，但基因组进化过程中发生了大量的染色体重排事件，且转座子尤其是长末端重复反转录转座子的爆发驱动了基因组大小的扩张。
对10个不同分布区的178个千年桐个体进行DNA重测序。通过选择性清除分析发现部分抗逆和黄酮合成相关基因可能在进化中受到选择，如细胞色素P450（CYP450）、富亮氨酸重复类受体蛋白激酶(LRR-RLK)和硝酸盐转运蛋白（NRT1/PTR）家族成员等。基于千年桐雌、雄群体全基因组重测序数据，对性别性状进行全基因组关联分析，筛选到3个性别高度相关区域，大小分别为2.076 kb、3.291 kb和28.29 kb。这些区域中的SNP和InDel在大多数雄株中为纯合型，在雌株中为杂合型。基于重测序数据的变异检测和毛细管凝胶电泳检测结果显示，一个性别显著相关的InDel位点在雄株中均为纯合型，雌株中为杂合型。据此开发了一个InDel多态性分子标记，实现了千年桐植株性别的快速准确检测。此外，该InDel位于VmBASS4基因的第二个内含子区域，暗示VmBASS4可能在千年桐性别决定中发挥作用。本研究将为千年桐性别决定及其他重要农艺性状解析和基因组育种提供理论依据和科学指导。
中南林业科技大学林学院博士毕业研究生、黄冈师范学院生农学院青年教师李文莹为该论文第一作者，中南林业科技大学林学院张琳教授为通讯作者，中国农业科学院农业基因组所组学技术研究中心副主任张兴坦研究员参与了此项工作。本研究得到国家自然科学基金项目、湖南省科技创新计划项目的资助。
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