近日，河南农业大学园艺学院桃生物学与种质创新团队在植物学著名期刊Plant Biotechnology Journal（一区TOP，IF：9.803）在线发表了题为“De novo chromosome-level genome of a semi-dwarf cultivar of Prunus persica identifies an aquaporin PpTIP2 gene as responsible for temperature-sensitive semi-dwarf trait and a PpB3-1 for flower type and size”的研究论文。该研究完成了温度敏感型半矮化桃高质量基因组de novo组装，并结合杂交群体和自然群体重测序及转录组测序，为解析桃温度敏感型半矮化树型和花型等农艺性状形成机制提供了新的思路和指导方向

    桃（Prunus persica）是世界上最重要的果树之一，原产于我国，已有7500多年的栽培历史。桃树树体高大，生长量大，树势控制需要投入大量人力物力，所以，省力化栽培技术对于桃产业健康发展具有重要的意义。‘中油桃14’（CN14）为一温度敏感型半矮化品种，其枝条在30℃以下生长量小，温度在30℃以上枝条正常伸长。然而其响应温度生长的作用机理知之甚少，解析其作用机理将为响应温度的半矮化基因利用提供理论基础。我国桃文化历史悠久，桃花色彩鲜艳，具有重要的观赏价值，但桃花型的研究进展缓慢，解析其作用机理将有助于桃花型育种，进而提升桃花观赏价值。

      我国桃种质资源丰富多样，性状分离广泛，高质量基因组组装为深入研究桃重要性状提供了有力工具。利用二代测序组装的‘Lovell’参考基因组极大的促进了桃基因组学、分子生物学及遗传学研究。‘Lovell’为双单倍体砧木品种，而栽培桃为杂合二倍体。在植物漫长的进化过程中，个体形成了极其丰富的遗传变异，所以，单个基因组不能涵盖物种的全部遗传信息，因此，一个完整、准确的高质量基因组对解析性状遗传密码至关重要。

  作者利用Pacbio三代测序和Hi-C辅助组装CN14基因组，获得定位于8条染色体，LAI达24.51、BUSCO完整度为98%及大小为228.82 Mb的高质量基因组。比较基因组研究发现，3号染色体存在较大变异，与Lovell基因组有97个大片段结构变异，PCR检测结果与CN14组装序列一致，进一步证明CN14基因组准确性高（图1）。

图1 ‘中油桃14’基因组特征

    为从遗传学角度解析桃温度温感型半矮化性状，作者构建了‘黄水蜜’（HSM，普通型）×CN14的杂交群体，连续3年性状观察统计，发现CN14为温度敏感型半矮化的显性杂合基因型，杂交子代中温度敏感型半矮化与普通型呈现1：1分离；通过对杂交子代重测序与表型进行关联分析，利用GWAS和遗传图谱将其定位于3号染色体；结合CN14和HSM桃4个不同发育时期茎尖转录组，发现定位区间的PpTIP2基因表达与温度敏感型半矮化性状极其相关，列为候选基因。进一步对其启动子分析，发现CN14特异的启动子表现为多SNP突变，且启动子基因型与表型一致；启动子活性分析发现，高温条件下CN14特异启动子活性显著高于HSM启动子，表明CN14特异启动子受温度诱导（图2）。此发现为桃温度敏感型半矮化性状高效育种提供理论支撑，为人工调节桃树生长发育和树型具有重要的意义。

图2 温度敏感型半矮化性状定位与分析

   对HSM（铃型，SH）× CN14（蔷薇型，sh）分离群体连续3年花型性状观察统计，发现铃型花和蔷薇型花出现1：1分离，利用杂交群体和334份自然群体的GWAS分析，将花型性状定位在8号染色体，结合HSM和CN14桃5个发育时期花瓣转录组数据，筛选到候选基因PpB3-1，分析发现PpB3-1启动子在不同花型材料中有1个SNP变异，且在杂交群体中SNP变异与花型性状共分离；对88个自然群体和73个杂交子代单株进行PCR克隆测序，发现SNP变异与表型一致，表明PpB3-1启动子突变是导致桃花型性状形成的关键原因（图3）。

图3 桃花型性状定位与分析

     此外，基于新组装的CN14基因组，对果皮茸毛有/无（图4）、果实成熟期、近核红色素和单重瓣等12个农艺性状进行GWAS分析，在前人研究的基础上，发现了一些新的线索，为进一步解析相关性状的形成机理提供新的思路和借鉴意义。

图4 桃果实茸毛性状定位与分析