【Nature Plants】草莓祖先之谜获解决！研究揭示八倍体草莓的起源和遗传分化特征

栽培草莓是一种异源八倍体（2n = 8x = 56）植物，具有独特的驯化历史。其起源于大约300年前的野生八倍体祖先种间杂种，其祖先种Fragaria virginiana 和Fragaria chiloensis的基因组是多倍体进化的产物：在大约距今1百万年前，通过来自四个二倍体祖先物种（即亚基因组）的基因组的融合和相互作用形成的。但是八倍体中的四个二倍体亚基因组一直未知。

图，草莓果实及花（来源于科学网）

2019年2月25日，Nature Genetics在线发表来自美国密歇根州立大学的Patrick Edger及合作者发表题为“Origin and evolution of the octoploid strawberry genome”的研究论文，该论文公布了一个几乎完整的栽培草莓参照基因组，通过演化分析得到，森林草莓（Fragaria vesca）、 饭沼草莓（Fragaria iinumae）以及此前未知的绿色草莓（Fragaria viridis）和日本草莓（Fragaria nipponica）是草莓四个二倍体祖先种。并且分析得到六倍体种F. moschata可能是二倍体和野生八倍体物种之间的进化中间产物，其六倍体的三个亚基因组对应于三个亚洲二倍体祖先（如下图）。另一方面，该研究分析结合现存种的地理分布表明，八倍体草莓起源于北美。

https://www.nature.com/articles/s41588-019-0356-4.pdf

然而，在2019年12月16日，Nature Genetics在线发表来自美国俄勒冈州立大学的Aaron Liston及合作者发表题为“Revisiting the origin of octoploid strawberry”的文章，该文章通过对上篇文章的测序数据重新分析后，其结果仅支持上文所说四个二倍体祖先种中的两个二倍体祖先种，并且也没有找到任何支持六倍体种F. moschata作为直接祖先的证据！因此，该文否认了上文关于草莓祖先种的研究结论！

此外，原作者Edger等人也在同期Nature Genetics上在线回复了该文的质疑：

因此由于草莓属系统发育解析涉及未知的祖先，同源染色体交换和不完全谱系分选等问题，学术界至今对八倍体草莓的二倍体祖先的问题仍存在较大的争议。此外，对于八倍体草莓在驯化过程中的亚基因组的同源偏向性表达及转变模式并不明确。NG发文质疑之前NG八倍体草莓文章结论，草莓祖先之谜到底如何？原作者发NG回复！

近日，Nature Plants杂志在线发表了来自中国科学院昆明植物研究所中国西南野生生物种质库云南省作物野生近缘种现代组学朱安丹专题组题为“Haplotype-resolved genomes of wild octoploid progenitors illuminate genomic diversifications from wild relatives to cultivated strawberry”的研究论文，该研究深入解析了八倍体草莓的起源和遗传分化特征。

该研究提出了一套适用于多倍体的ALLHiC迭代挂载流程，构建了两个八倍体野生草莓智利草莓 (F. chiloensis)和弗州草莓 (F. virginiana)染色体水平的高质量分型基因组。基于kmer-based的方法完成了八倍体草莓亚基因组的分离，并在此基础上采用不同的分析方法(如phylogeny-free, genetic distance matrix等)重新追溯了八倍体草莓的二倍体祖先，研究纠正了国外学者在亚基因组分配上错误，并进一步确定森林草莓 (F. vesca)和饭沼草莓 (F. iinumae)是八倍体草莓是现存的二倍体祖先种。研究还探讨了八倍体草莓在驯化过程中的同源偏向性表达分化，并基于空间四联体方法完成了八倍体草莓的静态和动态的同源偏向性分析，并鉴定到了一些重要的转录因子在驯化过程中发生了表达偏倚/转变。

中国科学院昆明植物研究所博士生金鑫为论文的第一作者。中国科学院昆明植物研究所朱安丹研究员、美国内布拉斯加大学Jeffrey P. Mower教授和云南省农业科学院花卉研究所阮继伟研究员为论文的共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划(2018YFD1000107)、国家自然科学基金(批准号:31860534)等项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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