首页分享茄科跨物种泛基因组——解析农业基因演化的新篇章

茄科跨物种泛基因组——解析农业基因演化的新篇章

来源：花匠小妙招时间：2025-06-17 16:30

近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队以茄科物种的46个高质量基因组为基础，构建了茄科跨物种泛基因组，探究了种间演化尺度下基因组的变化特征和机制，以及多拷贝基因的功能分化。这一具有重要科研意义的研究成果，被刊登在《Plant Communications》上，题为“SolPGD: Solanaceae Pan-genomes Reveal Extensive Fractionation and Functional Innovation of Duplicated Genes”。

茄科植物在农业上具有不可忽视的重要性，诸如番茄、辣椒、马铃薯和茄子等主要经济作物，几乎是全球范围内的农产品支柱。此外，还有许多如枸杞、菇娘果和人参果等“孤儿作物”，它们虽然不常见，但其育种潜力巨大。近年来，番茄等模式作物的研究进展显著，然而，其他茄科物种的科研却相对滞后，导致其丰富的遗传信息和育种潜力被忽视。

为构建茄科跨物种泛基因组，研究团队依托208个茄科植物测序基因组中的46个高质量基因组，这些基因组是基于三代测序数据的组装，经过严格的物种分化时间（不低于600万年）和基因组完整性筛选，最终选定30个基因组用于泛基因组的构建与分析。这些基因组覆盖了茄科的主要种属，为未来的跨物种比较分析奠定了坚实基础。

该研究通过基因组共线性分析，共鉴定出43,395个共线性基因家族，以提出的基因家族分类方式为基础，研究者可以更深入地洞悉不同物种的基因保留情况：高保留基因（超过80%以上物种共有）、中保留基因（20%-80%物种共有）、低保留基因（低于20%物种共有）。

高保留基因的特性显然表明，它们在茄科植物的基础生物学功能中起着重要角色。与此同时，研究发现茄科物种间的基因丢失主要通过假基因化与基因转座等机制进行。例如，gypsy-ltr类型转座子与假基因化显著相关，而helitron类型则与基因转座相关。这些发现不仅丰富了我们对茄科基因组演化的理解，也为后续基因功能研究提供了重要的支持数据。

在聚焦于基因功能的定位和演化时，研究还推导出特有的全基因组古三倍化事件，这一事件发生于约6500万年前，帮助精确鉴定茄科植物内多拷贝基因。通过以ABCDE基因模型为例，研究展示了茄科基因家族的多元起源，显示了将来潜在的基因功能挖掘与转化途径。

为更好地服务于相关领域的研究人员，研究团队开发了功能丰富的茄科泛基因组数据库（SolPGD，http://www.bioinformaticslab.cn/SolPGD）。该数据库不仅为用户提供茄科基因组数据的多维度查询，还支持孤儿作物和模式作物间基因功能相似性比较，为推动茄科物种的科学研究与育种应用提供强有力的支持。

具体而言，这一研究尤其适合于生物信息学领域的应用和数据挖掘，通过产品服务如百迈客提供的相关生信课程培训，不仅可以帮助科研人员提升对相关概念的理解，也为掌握基因组数据分析提供了实践桥梁。作为已开设多门热门生信课程的百迈客云课堂，致力于推动学员在生物信息学领域的成长。未来，随着这一技术的发展和完善，茄科植物的基因组研究前景将会更加广阔。

总之，茄科跨物种泛基因组的构建为我们理解基因演化带来了全新的视角，有望在育种研究上实现重大突破。随着生物信息学的迅速发展与推广，这样的创新研究不仅对农业生产有潜在的巨大影响，也引发了我们对未来农业生物技术的新思考。我们鼓励感兴趣的读者通过简单AI等现代AI工具深入了解这一领域，推动农业基因组科学的进一步发展，为全球的农业生产贡献智慧与创新。

解放周末！用AI写周报又被老板夸了！点击这里，一键生成周报总结，无脑直接抄 → https://ai.sohu.com/pc/textHome?trans=030001_yljdaikj