Nature Communications | 湖南农业大学邹学校院士团队在辣椒驯化和种群分化研究上取得重要进展

近日，湖南农业大学邹学校院士课题组在Nature Communications杂志在线发表题为“Genomes of cultivated and wild Capsicum species provide insights into pepper domestication and population differentiation”的研究论文。该研究绘制了来自5个驯化辣椒品种及其近缘野生辣椒品种的500份辣椒图谱泛基因组和基因组变异图谱，为栽培和野生辣椒物种的群体结构、驯化、种群分化和基因渐渗等提供了见解。

辣椒(Capsicum spp.)是最早被栽培的作物之一，包括5个驯化品种，分别是C. annuum var. annuum，C. chinense，C. frutescens，C. baccatum var. pendulum 和C. pubescens。2021年，全球辣椒种植面积超过3.68万公顷，青椒和干椒总产量分别达到3629万吨和484万吨。辣椒的驯化被认为发生在多个起源中心，然而之前对辣椒大规模的遗传和基因组学研究主要集中在一个单一的驯化品种(主要是C. annuum var. annuum)，这使得辣椒不同栽培种和野生辣椒种之间的系统发育关系、遗传多样性、种群分化等仍不清楚。

本研究首先利用PacBio长读测序技术和高通量染色体构象捕获(Hi-C)图谱，对来自Annuum，Baccatum 和Pubescens分支的三份辣椒材料进行了高质量的基因组组装，并构建了泛基因组图谱。在此基础上，对5个驯化种及重要野生祖系和近缘种的500份材料进行了基因组重测序，并以泛基因组图谱为参考，构建了辣椒的单碱基分辨率变异图谱。全面的群体基因组分析为辣椒物种的群体分化、趋同和趋异驯化以及不同辣椒种之间基因渐渗提供了见解。该研究鉴定出不同辣椒栽培种之间高度分化的基因组区域，这些区域是这些栽培种在开花时间、特征风味和对生物和非生物胁迫的独特抗性方面的变化的基础。通过对C. baccatum var. pendulum和C. annuum var. annuum全基因组驯化区间的鉴定发现，这两种不同栽培类型与辣味、果型、果重等重要农艺性状相关的受选择基因组区间绝大部分是不一致的，该结论跟它们的独立驯化结果相吻合。通过全基因组关联分析，在C. baccatum群体中鉴定到一个与果实形状极显著相关联的位点，并在候选区间内鉴定到一个OVATE基因，该基因可能是导致C. baccatum群体果实形态多样性的一个重要基因。同时，还发现了从C. baccatum 向C. chinense和C. frutescens的基因渗入，基因渗入区域里包含一些重要的抗性基因簇，这些抗性基因为各种生物和非生物抗逆性提供了重要的遗传来源。该研究提高了我们对辣椒多样性和驯化的认识，为今后辣椒功能研究和分子育种提供了全面而宝贵的基因组资源。

湖南农业大学为本论文第一完成单位，园艺学院刘峰教授和园艺学院与美国康奈尔大学BoyceThompson研究所联合培养的赵建涛博士后为论文共同第一作者，园艺学院邹学校院士、康奈尔大学BoyceThompson研究所费章君教授和吴珊博士为该论文共同通讯作者。康奈尔大学孙宏贺、美国农业部植物遗传资源保护中心Robert Jarret、浙江农林大学孙学鹏教授、华中农业大学王昕教授等参与了该项研究。相关工作得到了国家自然科学基金、湖南省科技创新计划和美国国家自然科学基金的资助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-41251-4

本文转载自植物科学最前沿

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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