Hortic Res | 广东省农业科学院果树研究所岭南特色果树研究团队在利用番木瓜泛基因组解析物种遗传多样性方面取得新进展
- 2026-02-15 04:21:38
番木瓜（Carica papaya L.）是重要的热带和亚热带水果，具有很高的营养价值和药用价值。越来越多的研究表明，单一参考基因组无法完整表征物种的遗传多样性。为解决这一问题，研究旨在通过整合多个番木瓜资源的基因组来构建泛基因组，以捕捉更全面的遗传多样性。
2026年第2期，Horticulture Research 上线了（Advance Access）广东省农业科学院果树研究所岭南特色果树研究团队题为 The pangenome enhances the understanding of the genetic diversity of papaya 的研究论文。
1. 多维度的泛基因组构建策略
该研究同时构建并比较了基于同源基因、基于图形和线性三种形式的泛基因组。同源泛基因组揭示了基因的存在/缺失变异（PAV），发现非核心基因主要富集在次生代谢产物合成途径（如萜类化合物），这可能与品种间的抗性和风味差异有关。图形泛基因组擅长整合序列变异，而线性泛基因组则在检测复杂变异（如易位和倒位）方面表现更佳。这种互补策略极大地丰富了番木瓜基因组变异库，系统揭示了番木瓜基因组的变异全景。
图1 基于图形泛基因组的基因组特征与变异。
2. 从变异挖掘到候选基因功能研究
基于泛基因组数据分析，发现T3品种中RRG基因内含子区94 bp的缺失变异，导致其表达量显著降低。进一步的表型及细胞学观察统计分析，确证了该基因可通过促进根分生组织细胞增殖、抑制细胞伸长，调控番木瓜根长。该发现首次在番木瓜中揭示了RRG基因调控根系发育的分子机制。
3. 群体规模的结构变异（SV）分析
研究利用222份番木瓜种质资源的重测序数据，鉴定出26173个高可信SV，证明了基于SV的群体结构分析可以揭示SNP分析未能捕捉到的遗传关系。其中782个SV在野生和栽培群体间存在显著频率差异，并鉴定出如DEG15这种在驯化过程中受选择的基因，为驯化研究和未来育种提供了新线索。
图2 泛基因组分析鉴定到的功能基因结构变异（SVs）
4. 丰富了番木瓜的基因组资源
此前番木瓜研究主要依赖转基因品种SunUp及其亲本Sunset。本研究增加了三个具有明显表型差异（如果实形状、颜色、产量等）品种（Zhufeng，T3，T5）的高质量基因组以及重新组装的紫晖品种基因组。本研究不仅为番木瓜遗传育种提供了高质量的基因组资源与变异图谱，也为解析复杂农艺性状、挖掘抗病抗逆基因、加速分子标记辅助育种奠定了坚实基础。
广东省农业科学院果树研究所杨敏副研究员、周陈平副研究员为共同第一作者，杨敏副研究员和魏岳荣研究员为共同通讯作者。该研究获得国家自然基金面上项目、广东省农业科学院“金颖之星”培养项目、广东省乡村振兴战略专项资金-种业振兴行动项目以及广州市科技计划项目的资助。
团队聚焦岭南特色果树，以番木瓜、菠萝、百香果和草莓为主要研究对象，系统开展以下研究：（1）资源研究：围绕种质资源的收集、评价与创新利用，构建多元化的遗传资源库；（2）性状解析：针对果实主要病害抗性、品质形成等重要性状，开展基因挖掘与作用机制解析；（3）技术研发：重点突破基因编辑等高效育种技术，推进种质创新与品种改良；（4）应用转化：致力于新品种选育、优质高效栽培技术的研发与示范推广，推动产业提质增效。
团队照片（右三：杨敏，右二：周陈平，右四：魏岳荣）
文章链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhaf282
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About Horticulture Research
《园艺研究（英文）》（Horticulture Research）是由南京农业大学主办的学术期刊，主要刊载园艺作物的基础和理论研究，包括遗传学、育种、组学和演化、园艺作物的起源及驯化、生物技术、生物化学、生理学和细胞与分子生物学，环境互作生物学等。科睿唯安JCR2024影响因子：8.5，位于园艺一区（第1/45名），植物科学一区（第10/273名），遗传学一区（第11/191名）。2025年中科院期刊分区：位于园艺小类一区，植物科学小类一区，遗传学小类一区，农林科学大类一区（Top期刊）。2019年入选中国科技期刊卓越行动计划一期领军期刊，2024年入选中国科技期刊卓越行动计划二期英文领军期刊、2025年入选江苏科技期刊卓越行动计划领军期刊。
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