近日，西南大学柑桔研究所联合云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所、福建农林大学、山西农业大学等单位在Journal of Integrative Plant Biology发表题为“Haplotype-resolved genome of a papeda provides insights into the geographical origin and evolution of Citrus”的研究论文，为柑橘物种的起源和进化提供了新的见解。

英文标题：Haplotype‐resolved genome of a papeda provides insights into the geographical origin and evolution of Citrus

发表期刊：Journal of Integrative Plant Biology

影响因子：9.3

合作单位：西南大学柑桔研究所等

百迈客生物为该研究提供了基因组测序及组装等相关工作。

研究背景

柑橘是世界上种植最广泛的水果之一，目前在140多个国家和地区种植。虽然过去的二十年里柑橘植物的种群结构和遗传多样性已被调查，但由于其丰富的资源类型和杂交频繁，许多柑橘物种的起源和进化仍不清楚。野生柑橘物种和原始柑橘保存了丰富的遗传资源和遗传多样性，可用于阐明柑橘物种的起源和进化。2015年，在西双版纳发现一棵200多年的野生柑橘树大翼叶柑橘（DYC002），被认为是研究柑橘进化及苦味驯化的很好材料。

研究方法

DYC002单倍型基因组组装：PacBio HiFi 180×；llumina 75×；HIC 134×

群体进化研究：378份具有代表性的材料进行全基因组重测序分析；平均测序深度32.6×

DYC002转录组测序：幼叶、茎、花、小果和根（3个生物学重复）

研究结果

作者利用53.7G PacBio HiFi、22.6G illumina reads和40.1G Hi-Creads，首先组装出318.71 Mbp大小的contig版本基因组，contig N50为2.48 M，接着利用HIC数据将contig 挂载到染色体上，得到得到294 Mbp的基因组，BUSCO评估完整性大于98%，LTR组装指数（LAI）得分高达21.1，测序数据回比率为97.43%，进一步支持了组装的完整性。最后对DYC002基因组注释，共注释到34,652个蛋白编码基因和215,693个重复序列。重复序列多为LTR，尤其是Gypsy LTR和Copia LTR，占组装基因组的23.62%。比较基因组发现DYC002有191个基因家族正在快速进化。GO富集分析表明，这些快速进化的基因主要富集于萜烯合酶活性、倍半萜合酶活性、（4S）-柠檬烯合酶活性、(E)-柠檬烯合酶活性、葡萄糖苷酶活性和-葡萄糖苷酶活性等功能，表明DYC002在进化过程中香气和风味发生了显著变化。

利用CCS数据和HIC数据，作者组装出DYC002的两套单倍型基因组，长度分别为294和300 Mbp，注释的基因数量分别为28000和27785个；BUSCO完整度分别为97.39%和97.33%。通过比较分析，两单倍型基因组间存在175万个SNPs，303,686个Indels，转录组分析表明，两个单倍型中等位基因的表达高度一致。叶片中等位基因特异性表达基因（ASEGs）数量最高，而花中数量最低。在单倍型1和单倍型2的组装中分别发现了535个和499个单倍型特异性基因。

为了说明柑橘物种的进化历史，作者从378份具有代表性的柑橘材料中获得了基因组重测序数据，利用核基因组SNPs进行的系统发育分析，除了莽山野柑，柑橘属可分为两个进化支，一支以宽皮柑橘、宜昌橙、香橙、甜橙等为代表，另一支包括大翼橙、澳指檬、澳沙檬、枸橼、红河大翼橙、柚、酸橙等。推测柑橘属植物从起源中心朝东南亚和中国东部两个方向进行演化和传播。选择性清除分析表明，苦味在柑橘驯化过程中具有较高的选择，共鉴定出672个选择性扫描区，一些参与类柠檬苦素和类黄酮生物合成的4-香豆酸-CoA连接酶、糖苷转移酶受到选择。

研究总结

高质量基因组的发表对了解柑橘发挥重要作用。然而，由于其复杂的遗传背景，许多柑橘物种的起源和进化仍不清楚。作者从头组装了DYC002的294mbp染色体水平的基因组，对两个单倍型基因组比较，发现了1.2%的基因组内变异，包括175 万个SNPs，149,471个插入和154,215个缺失。以该基因组为参考，对378份具有代表性的柑橘材料进行了重测序和系统发育分析，作者研究柑橘属可分为两个进化支，证实了柑橘核心种的主要起源中心是华南地区，特别是喜马拉雅-横断山脉。该研究为了解柑橘品种的起源和进化提供了新的视角，并可能为柑橘育种和改良提供有价值的基因组资源。