[00715545]枣全基因组测序及其应用

基因组测序及应用是世界农业科学的前沿热点。枣是中国原产特色果树(面积和产量均居世界首位)，抗逆强、结果早、营养高，为果树分子改良的优异基因源，枣基因组研究意义重大。该项目历时10余年，从测序材料准备、基因组杂合度测定等基础做起，到测序组装、基因挖掘及重要性状解析等，取得系统性原创成果。尹伟伦院士等13位知名专家评价认为：该研究创新性突出，对今后开展枣组学研究和分子辅助育种等应用具有重要意义，处于国际领先水平。 1、在国际上率先完成枣全基因组测序和高质量组装，使枣成为世界鼠李科和中国干果首个完成全基因组测序的物种。采用第二代测序、BAC-to-BAC与WGS-PCR-free相结合新方法，攻克了高度复杂枣基因组(杂合度1.9％，当时测序植物中最高)的测序、组装和补洞难题，组装出437.6Mb、达估测基因组98.6％，并注释出32808个基因。 2、构建了首张枣高密度SNP遗传连锁图谱(平均距离0.34cM)，并用其将23996个基因锚定到12条假染色体上。揭示了枣染色体间共线性及基因、SSR和SNP密度的分布特征；发现枣基因组未发生最近一次全基因组复制，但经历过复杂的染色体断裂、融合及片段重组；首次提出枣的分化时间约在7990万年前，并在基因组水平证明枣应由鼠李目转归蔷薇目。 3、通过比较基因组、转录组等分析，发现大量枣特色基因，首次揭示了枣果富含维生素C和糖等独特性状的分子机制。发现枣果富含Vc的独特机制为通过L-半乳糖途径中相关基因正选择和高表达加强Vc合成，并通过再生途径关键基因显著扩张促进Vc再生，并明确了合成和再生关键基因；枣果含糖量高是因其糖合成基因家族扩张和高表达与糖转运基因高表达共同作用；枣“落枝归根”独特习性则与其乙烯应答和ABA响应有关。 4、发现枣SSR密度在近缘种中最高(378个/Mb，是苹果、桃等的2倍)，首次从全基因组水平系统挖掘了枣SSR标记。筛选出高通用性和多态性SSR引物511对，并成功用于大规模杂交后代鉴定及遗传多样性分析等。 5、首次搭建了枣基因组数据库网站并向国内外开放。将基因组数据进行可视化整理，方便查看基因序列和结构，为基因组序列比对分析等提供了便捷高效平台。 主体文章发表在NC(Nature Communications，IF=11.47)，为枣界影响因子最高的论文，被NC、New Phytologist等著名刊物(总影响因子62.6)他引14次。共发表论文7篇，其中SCI论文4篇。Nature出版集团专门为该成果举行新闻发布会，NC执行主编Ed Gerstner认为是一篇重要论文(great paper)，新华社、科技日报及科技部网站等30多家单位予以报道和高度评价。 填补了枣基因组研究空白，开拓了鼠李科组学新领域，推动了学科发展，为高效挖掘枣重要基因、开展分子育种等奠定基础，并对其他果树有重要参考价值。