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软籽石榴因其优良的品质深受消费者喜爱，市场价格通常为普通硬籽石榴的 2-3倍。然而，几乎所有一年生软籽石榴品种对低温损害高度敏感，而这种损害主要集中在靠近地面的茎部。因此，鉴定与抗寒性相关的基因组变异及候选基因已成为当前石榴育种的关键研究方向之一。
2025年1月，Horticulture Research上线了（Advance Access）河南农业大学生命科学学院题为Genome assembly of pomegranate highlights structural variations driving population differentiation and key loci underpinning cold adaption 的研究论文。
前期，我们利用长读长测序技术组装了软籽石榴品种“突尼斯”的高质量基因组（Luo et al., 2019）。本研究中，通过整合PacBio、Hi-C和Illumina测序技术，我们完成了抗寒硬籽石榴品种“三白”的基因组组装。结合已发表的“突尼斯”基因组，我们首次系统鉴定了石榴基因组中的大量结构变异（Structural Variation, SV），其中1号染色体上的倒位变异在石榴抗寒性的分化中发挥了重要作用。此外，研究表明，SV在群体遗传多样性、群体结构及重要性状的分化方面具有重要影响。基于多群体混池测序（BSA）技术，我们首次在1号染色体上定位到一个响应冻害的关键基因Pg01g45590，该基因编码一个含NAC结构域的转录因子PgNAC12（图1A）。在PgNAC12外显子区域鉴定到一个SNP（Chr1: 50,343,816），其突变主要出现在抗寒性较弱的材料中（图1B）。转录组测序分析表明，PgCBF1和PgNAC12在石榴茎部均具有较高表达水平。超表达PgCBF1和PgNAC12均可显著增强拟南芥的抗寒性（图1C–D）。酵母单杂交实验进一步验证了PgNAC12可与PgCBF1启动子相互作用（图1E）。双报告基因质粒系统分析表明，在常温条件下，PgNAC12可显著激活PgCBF1的转录表达，而在低温条件下，这一激活效应进一步增强（图1F）。
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图1 PgNAC12定位及其与PgCBF1互作调控石榴耐寒性
综合以上研究结果，我们证明了PgNAC12通过直接结合PgCBF1启动子调控其表达，从而介导石榴对低温胁迫的响应。这一研究不仅为石榴抗寒性育种提供了重要理论依据，也为发掘新的石榴抗寒相关基因及其自然变异提供了有力支持。河南农业大学生命科学学院姚文教授、北京科技大学张娟教授、新疆农业科学院园艺作物研究所马凯研究员为本文共同通讯作者。河南大学农学院骆翔博士、河南农业大学硕士生耍震阳为本文共同第一作者。山东枣庄国家石榴资源圃罗华主任为本研究提供了重要实验材料及建设性意见，中国农业科学院郑州果树研究所、北京林业大学的相关专家也参与了本研究，武汉百易汇能公司为本研究提供了测序服务。
文章链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhae297Flavonoids as Key Players in Cold Tolerance: Molecular Insights and Applications in Horticultural Crops
https://doi.org/10.1093/hr/uhae366扫码添加小编微信，拉你进入《园艺研究》作者交流群，群内不定期开展主编答疑会、作者分享会、审稿人培训会等高质量活动。
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About Horticulture Research
《园艺研究（英文）》（Horticulture Research）是由南京农业大学主办的学术期刊，主要刊载园艺作物的基础和理论研究，包括遗传学、育种、组学和演化、园艺作物的起源及驯化、生物技术、生物化学、生理学和细胞与分子生物学，环境互作生物学等。科睿唯安JCR2023影响因子：7.6，位于园艺一区（第2/38名），植物科学一区（第13/265名），遗传学一区（第14/191名）。2023年中科院期刊分区：位于园艺小类一区，植物科学小类一区，遗传学小类一区，农林科学大类一区（Top期刊）。入选中国科技期刊卓越行动计划二期英文领军期刊。
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