Nature Genetics | 荔枝基因组的两个不同的单倍型表明早晚熟品种的独立驯化事件

利用三代PacBio、二代illumina测序技术以及Hi-C技术测序，通过优化基因组组装策略，获得高质量的“妃子笑”荔枝基因组染色体水平的组装，主要含15条假染色体序列，大小470Mb，杂合度2.27%，BUSCO评估显示基因组组装完整性为96.2%；同时完成基因组编码基因的结构注释，共注释得到31896个结构基因，注释完整度BUSCO评估94.8%，充分表明所获得的“妃子笑”荔枝基因组质量非常高。荔枝基因密码的破译将为未来荔枝功能基因组研究提供重要的参考。

比较基因组分析表明，荔枝和龙眼-10百万年前(mya)从祖先物种中分离开来，而荔枝所在的无患子科与芸香科大约在67.6mya分离开。荔枝、龙眼、文冠果和甜橙自共享y三倍化事件后并无独立的WGD事件。

图1-荔枝基因组的组装、组成和进化

2.荔枝的起源与驯化

利用通过对72份荔枝进行重测序分析，发现荔枝大致可分为3个群体，即云南极早熟品种(EEMC/YNW)、海南晚熟品种(LMCHNW)、早熟栽培种(EMC)。其中值得注意的是，大新野生和博白野生荔枝虽然都位于广西，但两者间却存在明显的遗传差异。分析发现云南野生种群经历了强烈的驯化瓶颈。

图2-荔枝重测序群体分析

3.荔枝单倍型注释和扥给基因差异表达

作者通过SNP分型和单细胞10x Gemomics测序，利用“妃子笑”荔枝的高杂合性(2.27%)，成功获得的两个单倍型的基因组（云南单倍型，HY；海南单倍型，HH）。对39个妃子笑”不同组织和时期样本进行转录组测序分析，共鉴定到13517个等位差异表达基因(DEA)。DEA在基因组上的分布并不是均匀的，在某些区域具有集中现象，可能与特定的生物学过程相关。还发现，DEA和等位等量表达基因(EEA)具有相同的Ks值，但是DEA经受更强的选择压力。

图3-荔枝等位基因差异表达

4.COL307基因调控果实成熟

为了进一步剖析荔枝果实成熟的调控网络，作者对72个样本进行GWAS分析，20个显著性位点的±50kb内含有109个基因，与正选择基因和开花相关基因取交集，最终筛选到目标基因COL307。COL307下游含有3.7kb序列的缺失，进一步分析发现极早熟果实品种中为纯合缺失，晚熟品种中为纯合不缺失，早熟品种中为杂合缺失，该缺失与果实成熟期高度连锁，可以开发为简便的分子标记用于荔枝辅助育种。

基于荔枝(Litchi chinensis)基因组的高度杂合(~2.27%)，构建了两套高质量妃子笑”单倍型基因组(470 Mb)。72份荔枝重测序分析发现，来自云南的一个野生群体的极早熟荔枝品种主要与“妃子笑”的其中一个单倍型对应；来自海南的一个野生群体的晚熟荔枝品种则与另外一个单倍型对应。早熟荔枝品种可能是极早熟荔枝品种与晚熟荔枝品种的杂交形成的，在广东培育而成。包含一对CO-likc基因的3.7kb序列的缺失变异可能调控着不同荔枝品种间的果实成熟差异。