红茄基因组草图发布：推进抗病性与耐旱性研究

红茄（Solanum aethiopicum，又称非洲茄子）是遍布热带非洲的重要作物，具有极高的营养和药用价值。尽管其地位重要，但与茄科的其他亲缘物种相比，有限的基因组资源减缓了其育种进程。在发表于《GigaScience》的最新研究中，我们发布了红茄的高质量基因组草图，为理解“被忽视作物（Orphan crops）”的抗病性、耐旱性及进化机制提供了新见解。

主要发现

• 高质量基因组组装与注释：
  • 我们生成了 1.02 Gb 的基因组草图，揭示了其具有 78.9% 的高重复序列结构。
  • 共注释了 37,681 个基因模型，其中包括 34,906 个蛋白编码基因。
• LTR 转座子扩增与抗病基因进化：
  • 两次主要的长末端重复序列（LTR）反转录转座子扩增爆发（分别发生于约 125 万和 350 万年前）促进了抗病基因的扩张。
  • 这些插入事件增强了对镰刀菌（Fusarium）、雷尔氏菌（Ralstonia）和大丽轮枝菌（Verticillium）等病原体的抗性，使红茄成为作物改良的理想遗传库。
• 重测序与泛基因组构建：
  • 对包括其野生祖先 S. anguivi 在内的 65 份材料进行了全基因组重测序，鉴定了 1860 万个 SNPs，其中 34,171 个 SNPs 与抗病基因直接相关。
  • 构建的泛基因组包含 51,351 个基因，发现了参考基因组中缺失的 7,069 个基因，极大地拓宽了育种研究的遗传资源。
• 驯化与适应性进化：
  • 研究追踪了 Gilo 和 Shum 两个品种群的驯化模式，鉴定了耐旱基因中的受选择信号及环境适应机制。
  • 群体遗传学揭示了发生于约 4000-5000 年前的瓶颈事件，随后是种群的快速扩张，这很可能受到人类耕作活动的影响。

研究感悟

这项研究是“非洲被忽视作物联盟（AOCC）”计划的一部分，由我们与加州大学戴维斯分校（UC Davis）及世界农林中心（ICRAF）共同合作完成。合作伙伴提供了核心样本资源，而我们团队主导了基因组测序与分析工作。该项目在宋波的带领下高效推进，他的卓越领导确保了项目的顺利执行和高质量数据的产出。

在这项研究大获成功后，宋波随后加入中国农业科学院深圳农业基因组研究所，继续深耕植物基因组学领域。本项目不仅是推动被忽视作物基因组研究的范例，更为增强农业可持续性、提高育种效率以及保障全球粮食安全做出了贡献。

研究全文可通过 GigaScience 在线访问。