近日，The Plant Journal在线发表了福建农林大学基因组与生物技术研究中心题为“Rambutan genome revealed gene networks for spine formation and aril development”的研究论文。该研究首次组装了无患子科韶子属红毛丹的完整基因组，揭示了红毛丹果皮毛和假种皮的形成机制。
图1 高质量的红毛丹基因组组装图
红毛丹(Nephelium lappaceum L.)又名：毛荔枝，韶子，红毛果，与荔枝和龙眼均属于无患子科。红毛丹果实表面长着长长的果皮毛，其果肉乳白色含有特异的香气常作为水果或罐头。红毛丹起源于热带低纬度的印度尼西亚和马来西亚的雨林，现在广泛分布在亚洲东南部沿海，美国夏威夷，非洲，中国海南，云南等地。与荔枝和龙眼相比种植地域和种植面积要小的多，主要由于其品种相对较少，适宜种植面积较小等原因。我国海南保亭县热科所20世纪50年代引进了国外的一些红毛丹种质资源，经过选育得到了适宜在海南种植的几个红毛丹品种。现作为保亭县的主要经济作物之一而广泛种植。
本研究利用三代PacBio RSII、Hi-C、Illumina HiSeq2500对保研7号进行了全基因组测序，组装的328bp sacffold序列挂载到了16条染色体上（2n=32）（图1）。通过染色体核型分析发现其第8号和第12号染色体与荔枝的1号染色体存在共线性。物种进化树分析表明红毛丹的分化时间大约在15.7百万年以前（图2）。通过对果实的4个组织4个发育时期的转录组数据分别解析了果皮毛和假种皮的发育机制（图3）。分析表明一些根发育相关的基因参与到果皮毛的发育调控，如内质网途径基因，茉莉酸甲酯应答基因，维管束发育相关基因等。开花模型D-class基因（STK 和 SHP1），植物激素和糖代谢等途径基因参与假种皮发育的调控。通过对27个栽培种的群体分析发现一些受选择的区段含有与果实形态和对环境应答的相关基因（图4）。该研究解析了参与果皮毛和假种皮的发育的调控基因，为红毛丹品种改良提供了重要的基因资源。
图2 八个被子植物的进化树，红毛丹的物种分化时间大约在15.7百万年以前
图3 果皮毛发育候选基因的表达分析
(a). 果实的四个发育时期示意图。Stage1：授粉后约10天; Stage 2；Stage 2，假种皮不可见； Stage 3, 假种皮包裹种子；Stage 4, 假种皮肉质化。 (b). 四个果皮毛发育阶段上调的282个基因的表达模式。第四个阶段的果皮毛开始衰老。（c）.果皮毛高表达的28个上调基因的表达谱。
图4 红毛丹群体结构分析
(a). 基于高度可信的2,155,374 SNPs对27份材料进行进化树的构建。(b). PCA 将27份材料分成3组。(c). 群体结构图（K=2）。
福建农林大学基因组与生物技术中心张文萍助理研究员，林继山讲师，华南农业大学李建国教授，福建省龙眼枇杷育种工程技术研究中心郑少泉研究员为论文共同第一作者。美国伊利诺伊州立大学香槟校区明瑞光教授为论文的通讯作者。中国农业科学院深圳基因组所张兴坦研究员，福建农林大学基因组与生物技术中心马晓开讲师，张积森教授，中国热带农业科学院杨子琴副研究员，海南省保亭热科所吕小舟老师，华南农业大学夏瑞教授等参与本研究。该工作得到了福建农林大学先导项目，福建省自然科学基金等项目的资助。
原文地址：https://doi.org/10.1111/tpj.15491
