蘋果為什么這樣紅？中國學(xué)者闡述其背后的分子機(jī)制
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撰文 | 馮水寒
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蘋果作為薔薇科中最具經(jīng)濟(jì)效益的水果，營養(yǎng)豐富，廣受人們喜愛。寒富蘋果是其中的重要品系，由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)雜交選育得到，具有抗寒、果實品質(zhì)優(yōu)良、短枝性狀明顯等特點。
? 蘋果變得這樣紅的分子機(jī)制，圖片來自Nature Communications
4月2日，來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所的叢佩華研究員及其合作者在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications發(fā)文，成功破譯了寒富蘋果的高質(zhì)量基因組，并與金冠蘋果基因組進(jìn)行比較，闡述了“蘋果為什么會變得這樣紅”的分子機(jī)制，并指出這一高質(zhì)量基因組在探究蘋果重要農(nóng)業(yè)性狀方面的應(yīng)用價值。
? 高質(zhì)量的寒富蘋果基因組，圖片來自Nature Communications
由于栽培蘋果的基因組雜合度高且經(jīng)歷全基因組復(fù)制，組裝難度大，研究人員利用花藥培養(yǎng)得到純合的寒富蘋果系HFTH1，并以此為研究對象，基于單分子實時（SMRT）測序技術(shù)、染色體構(gòu)象捕獲（Hi-C）技術(shù)和光學(xué)映像技術(shù)，最終得到了高質(zhì)量的寒富蘋果純合品系基因組。
通過與金冠蘋果基因組的進(jìn)一步比較研究，研究人員發(fā)現(xiàn)寒富蘋果基因組存在大量的染色體結(jié)構(gòu)變異（18047個缺失、12101個插入和14個大片段倒位），而較強(qiáng)的轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子能幫助基因在染色體上跳躍）活性是造成其基因組上廣泛變異的主要原因。
? redTE插入事件是蘋果果皮呈紅色的原因，圖片來自Nature Communications
更為有趣的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)花青素生物合成調(diào)控的核心轉(zhuǎn)錄因子MdMYB1基因的上游發(fā)生長末端重復(fù)序列（LTR）反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（命名為redTE）插入，通過比較不同品系蘋果和進(jìn)一步設(shè)計實驗，證明這一插入事件是導(dǎo)致蘋果果皮呈紅色的原因。
總的來說，這一近乎完整的高質(zhì)量基因組資源和相關(guān)研究將有助于作物育種和重要農(nóng)業(yè)性狀機(jī)制解釋，頗具經(jīng)濟(jì)價值。
參考資料
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09518-x
