随着四倍体中国樱桃基因组的成功解码,园艺基因组学取得了重大里程碑。最近的一项研究提供了影响果实硬度的遗传因素的重要见解,而硬度是提高樱桃市场吸引力和运输耐久性的关键特征。通过揭示樱桃的遗传复杂性,该研究为有针对性的育种策略铺平了道路,这些策略可以提高果实质量并扩大这种经济重要作物的商业潜力。

从基因组到杂货店货架解读中国樱桃让果实更紧实

中国樱桃(Prunuspseudocerasus)因其经济和营养价值而受到高度重视,但其柔软的果实质地对市场销售构成挑战。由于该物种的四倍体基因组复杂且遗传杂合性高,传统的育种方法难以增强这一特性。

果实硬度是影响品质的关键因素,因此了解其遗传基础已成为育种者的首要任务。这些挑战凸显了深入研究控制中国樱桃果实硬度的遗传机制的必要性。

上海交通大学研究团队成功组装了中国樱桃品种“诸暨短柄樱”首个染色体水平、单倍型解析基因组,并于2024年7月8日在《园艺研究》上发表。

该研究利用PacBioHiFi、OxfordNanopore和Hi-C等先进测序技术,破译了这种四倍体物种的高度杂合基因组。该研究结果为了解果实硬度的遗传决定因素提供了重要见解,为旨在改善中国樱桃商业性状的育种计划提供了宝贵资源。

该研究克服了中国樱桃基因组四倍体特性带来的挑战,利用最先进的测序技术实现了高质量的基因组组装。通过比较肉质较软的“诸暨短柄樱桃”和肉质较硬的“黑珍珠”甜樱桃,该研究突出了果胶、纤维素和半纤维素在决定果实质地方面的关键作用。

“诸暨短饼”质地较软,这与成熟过程中细胞壁降解加速有关,尤其是在果胶基质中。GalAK-like和Stv1两个基因被确定为该过程的关键调控因子,这两个品种的表达存在显著差异。这些基因参与果胶的生物合成和修饰,是未来遗传改良的有希望的目标。

该研究加深了我们对中国樱桃果实硬度背后的分子机制的理解,为旨在增强这一重要特性的选择性育种提供了基础。

该研究的资深作者张彩霞博士表示:“中国樱桃单倍型基因组的组装是园艺基因组学的一大进步。确定影响果实硬度的遗传因素使我们能够采取有针对性的育种策略,这对于提高中国樱桃的商业吸引力至关重要。这项研究不仅丰富了我们对樱桃遗传学的了解,还为旨在开发更坚硬、更具市场吸引力的品种的育种者提供了重要工具。”

这项研究的成果对中国樱桃种植的未来具有重要意义。通过利用新发现的果实硬度遗传标记,育种者可以培育出质地更佳、适合长途运输和全球分销的品种。

这项研究为中国樱桃的精准育种奠定了基础,有望提高该作物的商业价值,确保其在国内和国际市场的竞争力。这项研究的技术和见解也可应用于其他水果作物,有助于硬度和其他品质性状的遗传改良。