(2020.11.5?園藝研究)
番茄(Solanum lycopersicum L.)是重要的果、蔬作物,全球年產(chǎn)量為1.82億噸,也是漿果類遺傳、發(fā)育、進化及組學(xué)研究的模式植物。番茄一般可分為兩大分類群(taxa),果實大的栽培番茄(S.lycopersicum var.lycopersicum,SLL)以及果實小、雜草狀的櫻桃番茄(S.lycopersicum var.cerasiforme,SLC)。與栽培番茄關(guān)系最近的野生近緣種為醋栗番茄(S.pimpinellifolium L.,SP),分布廣泛,是抗病和耐受非生物脅迫相關(guān)基因的潛在來源,從該種中鑒定出的抗性基因已在商用雜交種中應(yīng)用。與醋栗番茄相比,櫻桃番茄在育種上的開發(fā)利用較少,其對潮濕生境具有良好的適應(yīng)性,并對番茄粉孢和致病疫霉具備抗性。這些種質(zhì)資源與栽培番茄之間具有完全雜交親和性,是具有開發(fā)潛力的基因儲藏庫,育種上的有效利用是解決栽培番茄優(yōu)良性狀丟失問題的關(guān)鍵。
近日,Horticulture Research在線發(fā)表了西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)(Universitat Politècnica de València)的María José Díez課題組題為Morphoagronomic characterization and whole-genome resequencing of eight highly diverse wild and weedy S.pimpinellifolium and S.lycopersicumvar.cerasiforme accessions used for the first interspecific tomato MAGIC population的研究論文。該研究分別對4個醋栗番茄和4個櫻桃番茄種質(zhì)材料進行了全面的表型測定以及全基因組重測序。這些高度多樣化的番茄野生近緣種是從1000多份番茄種質(zhì)中挑選出來的,利用了7,720個SNPs對其進行基因型分析,以最大限度地增加起源、形態(tài)和遺傳多樣性,從而建立首個番茄種間多親本優(yōu)勢后代雜交系(multi-parent advanced generation inter-cross,MAGIC)群體。
作者基于39個表型指標(biāo)對材料的植株、花序、果實和農(nóng)藝性狀進行了全面的形態(tài)學(xué)測定,揭示了這些種質(zhì)材料所具有的廣泛的多樣性。在醋栗番茄中觀察到的部分形態(tài)變異可能與材料對不同環(huán)境的適應(yīng)有關(guān),而在櫻桃番茄中觀察到的形態(tài)變異既與環(huán)境適應(yīng)相關(guān),也與人類活動有關(guān)。通過全基因組重測序,研究發(fā)現(xiàn)1200多萬個變異,大部分(86.2%)為SNPs,在醋栗番茄和櫻桃番茄中檢測到的變異分別為120~190萬個以及310~480萬個。主成分分析也證實了醋栗番茄高度的多樣性和櫻桃番茄復(fù)雜的進化歷史。GO富集功能分析結(jié)果表明,被檢測到的變異主要與細(xì)胞壁的變化有關(guān)。
本研究為進一步對首個番茄種間多親本優(yōu)勢后代雜交系的遺傳學(xué)分析打下基礎(chǔ),對番茄育種工作者、番茄馴化相關(guān)的遺傳和基因組研究以及提高未來番茄泛基因組的精密度和準(zhǔn)確性具有重要意義。