2022年1月11日，Nature Communication在线发表了福建农林大学为第一单位的题为“Signatures of selection in recently domesticated macadamia”的研究论文。澳洲坚果基因组的破译将为未来澳洲坚果功能基因组研究提供重要的参考，对促进澳洲坚果品种改良和产业高质量发展具有重要意义。
研究团队首先以世界著名的澳洲坚果品种‘Kau’（Macadamia integrifolia Maiden & Betche）为材料，利用三代测序结合Hi-C等技术，完成了‘Kau’染色体级别的基因组组装。其基因组大小为794M，并注释了37728个基因。澳洲坚果基因组中与油脂合成及果壳发育相关基因家族发生扩张。
图1. 高质量的澳洲坚果基因组组装图
基于组装的高质量基因组，对来自夏威夷、澳大利亚的112份有代表性的栽培和野生澳洲坚果材料进行了重测序，研究结果揭示了澳洲坚果群体的系统发生关系。夏威夷栽培种的祖先起源于澳大利亚昆士兰州的西南区域Mount Bauple。从群体的自然选择和人工选择分析结果来看，在只经历过2-3代驯化的澳洲坚果品种中发现了多个选择清除区域，其中的基因涉及油脂合成、果壳发育、和热应激反应。通过2-3代人工选择就产生了选择清除区域为无性繁殖作物驯化的“一步到位”理论提供了基因组基础和直接证据。这些发现为快速驯化新物种提供了理论依据。
图2. 澳洲坚果果壳发育
（a） 果实不同发育阶段的形态特征。（b）果壳5个发育时期上调表达基因的韦恩图。（c）差异表达基因在不同组织中的聚类。（d）果壳发育、硬化的遗传机制模式图。（e）STK基因在澳洲坚果、拟南芥、葡萄等植物中的系统发育关系。（f）Prx17基因在澳洲坚果、拟南芥、葡萄等植物中的系统发育关系。
图 3. 澳洲坚果油脂合成通路关键基因的加倍及表达
（a）果仁中油脂合成相关高表达基因。（b）油脂合成的遗传机制模式图。（c）KASI基因在澳洲坚果、拟南芥、葡萄等植物中的系统发育关系。（d）脂肪酸合成通路关键基因KASI与FAB2的表达模式。
图4. 夏威夷栽培种的引种来源
（a）夏威夷栽培种的引种示意图（b）野生种和夏威夷栽培种群体之间的基因流。（c）野生种和夏威夷栽培种群体Fst和π。（d）野生种和夏威夷栽培种群体的LD衰减。（e）野生种和夏威夷栽培种群体的组成分分析。（f）选择信号在3号染色体上的分布特征。
福建农林大学基因组与生物技术研究中心林继山讲师，张文萍助理研究员为论文共同第一作者。美国伊利诺伊大学香槟校区Ray Ming教授，澳大利亚南十字星大学Catherine J. Nock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，中国热带农业科学院南亚热带作物研究所曾辉副研究员，杨为海老师，万继峰老师，澳大利亚昆士兰大学Craig Hardner教授，美国农业部太平洋盆地研究中心 （USDA-ARS）Tracie Matsumoto博士等参与本研究。该工作得到福建农林大学先导项目资助。
原文地址：https://doi.org/10.1038/s41467-021-27937-7
