JIPB | 封面故事：结构变异促进野生葡萄适应高盐海滨环境
文摘
科学
2024-07-17 11:55
北京
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第66卷7期封面故事：
结构变异促进野生葡萄适应高盐海滨环境
Grapes, first written about in The Book of Songs, have been cultivated for millennia and have become globally valued as a fresh fruit and for making wine. The cover depicts grapevines growing along the coast in Shenzhen, China, where they produce a bountiful harvest brought by the gentle breeze. However, these grapevines are not delicate––they can withstand the sea wind and the splashing of seawater, symbolizing the tenacious vitality of grapes that are adapted to the coastal environment. The population genomics study by Zhang et al. (pages 1408–1426) offers valuable insights for breeding salt-tolerant grape rootstocks and identifies key structural variations, advancing horticulture of this economically and culturally significant crop.
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结构变异 (structural variations, SVs) 是植物基因组染色体上具有重要影响的特征之一，但是结构变异对不同生态型本地适应 (local adaptation) 的遗传贡献的研究还较少报道。葡萄是营养价值功效丰富、经济产业价值巨大且伴随人类文明发展的世界最古老果树之一，但野生葡萄种质资源还未得到充分利用。全球共有野生葡萄70余种，而中国具有40余种。绵毛葡萄 (woolly grape, Vitis retordii) 是生长在亚洲热带亚热带地区的野生葡萄，其同时在内陆与海滨生境生长繁衍，为探究结构变异促进野生葡萄适应高盐海滨环境提供了珍贵的研究材料。JIPB第66卷7期封面故事来自中国农业科学院深圳农业基因组研究所周永锋课题组题为“Population genomics highlights structural variations in local adaptation to saline coastal environments in woolly grape”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13653)，该研究发现结构变异促进野生葡萄适应高盐海滨环境。该研究组装了第一个野生葡萄近完整基因组，以高质量绵毛葡萄二倍体组装作为参考基因组，通过群体基因组学对沿海和内陆种群全基因组测序数据，进行了结构变异在本地适应过程中的分析。研究揭示了绵毛葡萄近期瓶颈事件和从内陆到沿海种群的不对称基因流。鉴定了与盐胁迫、辐射等海滨环境适应相关的1035个基因 (如FSD2、RGA1和AAP8) ，并发现相关候选基因在结构变异区域高度分化，且在局部适应过程中被正向选择。此外，沿海群体的核苷酸遗传多样性和有效种群大小低于内陆群体，表明可能面临更严重的选择压力，揭示了野生葡萄保护的重要性。综上，该文强调了结构变异在物种的本地适应尤其是海滨适应中的重要性，并指出与盐胁迫和亚热带环境气候适应相关的候选基因是葡萄及其砧木未来育种计划的重要基因资源。图1. 绵毛葡萄内陆和沿海群体的本地适应特异性分化
周永锋团队长期专注于葡萄群体遗传学、数量遗传学与全基因组智能设计育种工作，开展了葡萄的驯化群体基因组学研究，发掘与重要农艺性状相关的候选基因，揭示作物的驯化成本；解析了重要性状相关的适应性变异、有害变异和结构变异及其育种意义。迄今已在国际学术期刊发表论文30余篇，其中近五年以第一作者或通讯作者发表Nature Plants、PNAS、Molecular Biology and Evolution等高水平论文20篇以上，并在PAG、SMBE等国际学术大会与国内外同行分享相关成果。团队不断吸纳国内外优秀人才在深圳鹏城汇聚一堂，同时与国内外一流实验室深度合作与交流，并于广东深圳、海南儋州初步建立了全国野生葡萄种质资源圃，努力培养学生浓厚的科研兴趣、扎实的科研技能和独立思考的能力，为国内农业可持续发展和葡萄种质创新培育优秀的后备人才。团队常年热烈欢迎各层次优秀人才加盟。中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员周永锋、博士后马志尧、博士后徐小东、广西大学林学院教授蒋国凤为论文通讯作者，中国农业科学院与华中农业大学信息学院联培博士生张天浩、中国农业科学院与广西大学农学院联培硕士生彭文静为论文共同第一作者。本研究获得了国家自然科学基金、国家自然科学委员会杰出青年基金项目（海外）、国家重点研发计划、广西大学巴马产教融合联合培养等项目资助。
文章引用：
Zhang, T., Peng, W., Xiao, H., Cao, S., Chen, Z., Su, X., Luo, Y., Liu, Z., Peng, Y., Yang, X., et al. (2024). Population genomics highlights structural variations in local adaptation to saline coastal environments in woolly grape. J. Integr. Plant Biol. 7: 1408–1426.
往期合集：
JIPB面向全球，刊发整合植物生物学研究的重要创新成果，包括宏观和微观领域有创新性的重要研究论文、综述、简讯、新资源、新技术和评论性文章等。2023年2年SCI_IF: 9.3，位于植物科学TOP 3.2%，SCI的Q1区。Scopus数据库中CiteScore: 18.0，位于TOP 2%。JIPB位于中国科学院期刊分区生物学大类1区和植物学小类1区，中国科协《植物科学领域高质量期刊分级目录》T1级，并入选中国科技期刊卓越行动计划。
