Hortic Res | 北京林业大学张启翔团队在紫薇基因组组装和群体重测序研究方面取得新进展

紫薇（Lagerstroemia indica）是千屈菜科紫薇属的代表性物种，花色艳丽，花量丰盛，花期长达百天，有“谁道花红无百日，紫薇长放半年花”之美誉，是中国传统名花，象征幸福与好运，也是全球广泛应用的夏季著名观赏花木。

2023年7月，Horticulture Research上线了（Advance Access）北京林业大学张启翔团队题为Genome assembly and resequencing analyses provide new insights into the evolution and ornamental traits of crape myrtle 的研究论文。该研究完成了首个染色体水平的高质量紫薇基因组组装和73份资源重测序研究，并整合重测序、BSA、转录组技术解析了紫薇株型、花色、叶色等重要观赏性状形成机制，为紫薇功能基因组学研究、优异种质基因资源挖掘、目标性状定向改良等搭建起重要平台。

本研究采用PacBio技术完成了第一个紫薇高质量基因组de novo组装，通过Hi-C技术将基因组锚定到24条染色体上，锚定率99.97%，最终获得基因组大小为329.14 Mb（Scaffolds N50达13.85 Mb）。研究发现，在紫薇与石榴（Punica granatum）分化后（~35 MYA），紫薇经历了一个新的独立的全基因组三倍化事件。通过对73份紫薇种质资源进行全基因组重测序，验证了现代紫薇栽培品种的主要亲本为紫薇和屋久岛紫薇（L. fauriei）。通过成对序列马可夫共祖分析（PSMC）获得9种紫薇属植物1万年前至1000万年前的种群大小历史，在大约一百万年前出现了紫薇属植物种群规模的峰值，随后一直下降。在驯化过程中，许多植物的遗传多样性倾向于减少，但在紫薇中并未观察到这种现象。

此外，研究团队利用重测序技术构建了紫薇高质量遗传连锁图谱（平均遗传距离为0.33 cM），综合遗传图谱定位和BSA定位结果，将决定枝条节间长度（IL）的主效区间定位到第1条染色体，基于紫薇BC1、F2及其它F1群体在该目标区间中成功开发了3个有效分型的可用于株高筛选的KASP标记，并在目标区间内挖掘出与植物激素途径相关的GID1b基因，异源过表达结果显示GID1b基因具有调控植株株高的功能。利用红色、紫色和白色紫薇品种的花瓣组织进行转录组测序，重建了类黄酮化合物的生物合成途径，挖掘出64个与花青素和黄酮醇生物合成相关酶的基因。利用紫薇群体中紫叶和绿叶个体进行BSA分析，将决定紫色叶性状的主效区间定位到第12和第17条染色体，在区间内鉴定到与花青素合成相关的MYB35、NCED和KAS1基因。

紫薇基因组的高质量组装为研究紫薇演化、种群结构提供了参考，并为紫薇遗传改良和分子育种研究奠定了基础。

北京林业大学国家花卉工程技术研究中心张启翔教授、潘会堂教授、程堂仁教授为该论文的通讯作者。博士生周杨、青年教师郑唐春副教授和蔡明副教授为共同第一作者。该工作得到了国家重点研发计划课题（2019YFD1001004、 2019YFD1000402）、北京市科技计划项目（No.Z181100002418006）和北京市共建项目专项资金等资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad146

转自：“园艺研究”微信公众号

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