2023年4月6日，新疆農業(yè)科學院園藝所、深圳農業(yè)基因組研究所聯(lián)合研究的成果以“Super-pangenome analyses highlight genomic diversity and structural variation across wild and cultivated tomato species”為題發(fā)表在 Nature Genetics(IF=41.3)，文章報道了來自9個野生種和2個栽培品系的染色體水平的番茄基因組并構建了一個番茄超級泛基因組；還揭示了結構變異(SVs)的全景并基于SV的全基因組關聯(lián)研究識別出與番茄風味相關性狀和水果代謝物相關的大量信號。邁維代謝為本研究提供了代謝組檢測分析服務。

有效利用野生近緣種是克服遺傳基礎狹窄的栽培番茄遺傳改良挑戰(zhàn)的關鍵。然而，目前對番茄野生種的高質量基因組的破譯工作還不夠。在這項研究中，作者通過從頭組裝來自10個番茄種的11個染色體水平的基因組，構建了一個番茄屬超級泛基因組，這些基因組代表了番茄野生親緣關系的主要分支及其在番茄中的對應栽培品種。文章研究并揭示了野生番茄和栽培番茄的廣泛變異，通過比較分析揭示了番茄物種的基因組內容、進化史和結構變異的全景，從而發(fā)現(xiàn)了一種能提高番茄產量的野生番茄等位基因（圖1）。

圖1. 野生番茄細胞色素P450基因(Sgal12g015720?)的鑒定

大量研究表明，結構變異（SVs）是導致重要農藝性狀的誘發(fā)變異；然而，群體規(guī)模的SV基因分型在植物中具有挑戰(zhàn)性，從而阻礙了利用SV進行基因型-表型關聯(lián)的鑒定。本研究對321個番茄群體中的SVs進行基因分型，并對32種風味相關化合物和362種果實代謝產物進行基于SV的GWAS分析（圖2）。鑒定出的SVs與重要的番茄果味化合物和代謝物具有顯著的相關性，基于SV的GWAS是對傳統(tǒng)基于SNP進行GWAS研究的重要補充，這將有助于開發(fā)風味改良番茄品種的育種標記。

圖2. 基于SV的GWAS識別番茄果味的附加關聯(lián)信號

作者介紹

新疆農業(yè)科學院（第一作者和第一通訊作者單位），新疆農業(yè)科學院李寧博士、中國農業(yè)科學作物科學所賀強博士后為論文的共同第一作者，新疆農業(yè)科學院余慶輝研究員、中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所李宏博博士和中國農業(yè)科學院生物技術所王歡研究員為通訊作者。黃三文教授、費章君教授（康奈爾大學）和張金喆教授等對該研究做出了重要貢獻。王娟博士、王柏珂博士等也參與了該研究。該研究得到了國家自然科學基金、國家現(xiàn)代農業(yè)技術體系及新疆農業(yè)科學院科技創(chuàng)新專項孵化項目等項目資助。

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