吉林农业大学博士生一作在农林科学一区Top发表研究成果!解析栽培蓝莓改良育种的遗传和表观遗传特征

学术   2024-09-14 18:37   广东  

蓝莓是杜鹃花科越橘属中蓝色浆果类植物的总称。现代栽培蓝莓主要分为三个类群:高丛蓝莓、兔眼蓝莓和矮丛蓝莓。高丛蓝莓又可以进一步分为北高丛蓝莓、南高丛蓝莓和半高丛蓝莓。北高丛蓝莓和南高丛蓝莓是目前最主要的栽培蓝莓亚群。北高丛蓝莓需冷量高,适于高纬度,而南高丛蓝莓则通过与常绿蓝莓(V. darrowii)和兔眼蓝莓(V. ashei)杂交,适应了低纬度气候。目前,蓝莓的育种改良及其亚热带适应性的遗传和表观遗传机制尚不明确。

2024年7月,Horticulture Research在线发表了吉林农业大学和北京大学合作完成的题为Genetic and epigenetic signatures for improved breeding of cultivated blueberry 的研究论文,揭示了蓝莓改良育种过程的遗传和表观遗传特征。


研究团队收集了220份越橘属种质,包括南高丛蓝莓、北高丛蓝莓、半高从蓝莓、兔眼蓝莓、矮丛蓝莓、常绿蓝莓以及蔓越橘等,涵盖了现代栽培蓝莓的几乎所有亚群。通过全基因组重测序技术,揭示了各栽培蓝莓亚群的遗传结构及驯化起源关系,同时揭示了常绿蓝莓和兔眼蓝莓向南高丛蓝莓的基因渐渗促进了南高丛蓝莓亚热带适应过程。


作者重点关注了南高丛蓝莓和北高丛蓝莓,发现两者的果实性状基本相似,唯独南高丛蓝莓果实硬度显著高于北高丛蓝莓。结合全基因组关联分析、全基因组分化分析以及基因差异表达分析,作者鉴定到VcTBL44是一个潜在的与蓝莓果实硬度显著相关的功能基因(图1)


图1 鉴定影响果实硬度的关键基因


除了遗传水平,作者也关注了表观遗传水平对改良育种的贡献。作者对21份典型的南高丛蓝莓和北高丛蓝莓进行了全基因组甲基化测序,揭示了南北高丛蓝莓整体和局部的DNA甲基化差异。相对于北高丛蓝莓,南高丛蓝莓的DNA甲基化变异显著影响了β-丙氨酸代谢,暗示DNA甲基化变异参与了南高丛蓝莓的亚热带适应性驯化。


北京大学现代农学院博士研究生王泽家、吉林农业大学园艺学院博士研究生张莞晨和北京大学现代农学院博士后周扬颜为该论文的共同第一作者,吉林农业大学孙海悦教授、北京大学刘启昆研究员和何航研究员为该论文的通讯作者。该研究得到了北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、吉林省科技发展计划项目、吉林省发改委项目、北京大学现代农学院的支持。

文章链接:
‍https://doi.org/10.1093/hr/uhae138

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