華南植物園追溯八倍體栽培草莓的二倍體祖先
現代栽培草莓（Fragaria × ananassa）是18世紀中期在法國由來自北美的八倍體弗吉尼亞草莓（F. virginiana）和來自南美的八倍體智利草莓（F. chiloensis）偶然雜交而成的異源八倍體。目前已成為全球廣為栽培的重要水果。但對于其二倍體祖先的爭論持續(xù)了半個多世紀，至今懸而未決。Edger等在Nature Genetics上發(fā)表的八倍體草莓基因組論文（Edger et al., 2019, 51: 541–547）推測其有4個不同的二倍體祖先，分別是森林草莓（F. vesca）、飯沼草莓（F. iinumae）、綠色草莓（F. viridis）和日本草莓（F. nipponica），一切似乎塵埃落定。不曾想，僅僅數月，Liston等完成了同一套數據的重新分析，卻得到了截然不同的結論，認為八倍體草莓只有兩個現存的祖先，即森林草莓和飯沼草莓，相關研究作為Nature Genetics 2020年首篇論文而發(fā)表（Liston et al., 2020, 52: 2–4）。Nature Genetics緊接著還刊登了Edger等的答復，他們堅持之前的結論（Edger et al., 2020, 52: 5–7）。這兩篇NG論文互指對方分析中的不足，使得栽培草莓的二倍體起源之謎更加撲朔迷離，并進入普羅大眾視野。
東亞是野生草莓的多樣性分布中心，其中大部分二倍體草莓及所有四倍體草莓均分布于中國。自2017年以來，華南植物園植物科學研究中心與江蘇省農科院果樹所合作，開展了3個二倍體草莓（綠色草莓、黃毛草莓F. nilgerrensis 和西藏草莓F. nubicola）染色體級別的全基因序列組裝，結合已發(fā)表的高質量的森林草莓及飯沼草莓基因組，基于比較基因組學研究發(fā)現二倍體草莓基因組構成高度保守。在重建草莓屬基因組系統(tǒng)發(fā)育的基礎上，推測該屬形成時間約為距今6.37百萬年。各基因組之間存在強烈的基因漸滲和不完全譜系分選。這就可以解釋為什么基于系統(tǒng)發(fā)育策略來推測八倍體草莓祖先，不同的團隊基于同一套數據，采用不同的參數或方法會得出截然不同的結論。我們采用最近開發(fā)的方法，直接將來自73個栽培草莓樣本的重測序序列分別比對到由5個二倍體草莓重構的參考基因組序列，確認森林草莓和飯沼草莓是八倍體草莓的二倍體祖先，而綠色草莓、黃毛草莓和西藏草莓則不是二倍體祖先。我們的策略無需基于系統(tǒng)發(fā)育關系，因而可有效避免基因漸滲和不完全譜系分選所帶來的影響，我們的結果解決了當前關于栽培八倍體草莓二倍體祖先的一些爭議。同時，該研究獲得的3個高質量二倍體基因組為草莓基因組資源發(fā)掘和分子育種奠定了基礎。
相關研究結果已發(fā)表在國際知名學術期刊Molecular Biology and Evolution上，華南植物園馮超博士和江蘇省農科院果樹所王靜博士為論文共同第一作者。該研究得到中國科學院A類先導科技專項和科技部重點研發(fā)項目的資助。
論文鏈接：
https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msaa238/5907923
圖. 追溯八倍體栽培草莓的二倍體祖先
