近日，Scientia Horticulturae发表了陕西省林业科学院、中国林业科学研究院林业研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所合作题为“Chromosome-scale Cerasus humilis genome assembly reveals gene family evolution and possible genomic basis of calcium accumulation in fruits”的研究论文。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scienta.2022.111012（右键点击在新窗口打开）

研究背景

欧李（Cerasus humilis）是我国特有的一种蔷薇科樱属多年生小灌木，也是我国干旱、半干旱地区实施精准扶贫战略以及可持续经济型生态建设的最佳树种之一（图1）。其抗性较强，同时可以短期内速生繁殖；种仁为药食同源郁李仁药材；果实营养丰富，风味独特，由于果实中钙含量远高于一般水果而被人们称为“钙果”。但是对于其果实中钙含量优异这一独特的生理特征在分子层面却缺乏深入了解。

图1 欧李特征

研究结果

1. 欧李染色体级基因组组装 基于三代Pacbio测序技术，组装出基因组大小分别为235.41 Mb和237.35 Mb的二倍体欧李（治沙）基因组，contig长度为3.23 Mb，提高了欧李参考基因组质量（图2）。注释发现，基因组中约41%为重复序列，并注释出26800条蛋白编码基因。

图2 欧李二倍体基因组组装结果

2. 比较基因组研究 对欧李基因组进行了系统的比较基因组研究，结果表明：与樱属其他近缘物种相比，欧李基因组中离子运输、信号转导和生长素外流等与钙离子运输相关通路的基因家族进行了扩张；其中与果实中水溶性钙含量紧密相关的聚半乳糖醛酸酶基因（PG）以及和钙离子极性运输相关的生长素运输载体基因（PIN2）分别在欧李的4号和1号染色体上基因加倍，并形成串联重复序列结构（图3）。

图3 PG 和PIN基因在欧李及其近缘物种基因组的共线性分析

3. “钙果高钙”之谜的解析 同时正选择分析发现，欧李钙离子结合相关通路中部分基因经历了正选择；对与钙离子运输相关基因WAK和CBL在欧李基因组中进行鉴定并进行表达量分析发现，在欧李中经历正选择的WAK2和CBL10基因，相对于其他基因家族成员在欧李各个组织中均有较高表达，暗示了该基因对于欧李高富集、高运输钙离子能力的重要作用（图4），从基因组层面对“钙果高钙”提供了新的理解。

图4 WAK和CBL基因表达量分析

中国林业科学研究院已毕业硕士研究生赵阳（中国科学院遗传与发育生物学研究生在读博士）和陕西省林业科学院治沙研究所付广军高级工程师为该论文共同第一作者，陕西省林业科学院（挂职）、中国林业科学研究院林业研究所王利兵研究员、陕西省林业科学院石长春正高级工程师、中国林业科学研究院林业研究所毕泉鑫副研究员为共同通讯作者。陕西省林业科学院蒋晋豫、李剑、孙婧瑜、王琪、刘冬林、罗竹梅、丁书侠，中国林业科学研究院林业研究所刘肖娟、李迎超等也为该论文的发表做出了重要贡献。该工作得到了陕西省林业科学院科技创新计划专项项目(SXLK2020-06-01)和国家“万人计划”青年拔尖人才项目的资助。

团队或作者（第一或者[和]通讯作者）简介

通讯作者：王利兵，中国林业科学研究院研究员，博士生导师，任林木遗传育种国家重点实验室木本油料种质创新研究组PI，海南大学兼职教授，全国经济林产品标准化技术委员会委员，文冠果产业国家创新联盟副理事长，国家林业局文冠果工程中心技术委员会委员等。2020年参加第20批中组部、团中央博士服务团（挂职陕西省林业科学院副院长）。长期从事木本油料种质创新研究，主持国家自然科学基金项目、国家科技基础资源调查专项课题等科技项目10余项，完成文冠果染色体级基因组组装，揭示了文冠果、山杏地理种源变异规律，创建文冠果品种交配、山杏现有林分类经营系统，解决了文冠果“千花一果”和山杏现有林低效的生产难题，转化科技成果在“三北”地区精准扶贫、乡村振兴起到了显著示范作用。获省部级自然科学奖1项（排名第三），科技进步奖1项（排名第一），审定国家级林木良种2个，授权发明专利3项，植物新品种12项，软件著作权6项。发表学术论文70余篇，其中SCI收录20余篇，出版专著4部。先后入选国家“万人计划”青年拔尖人才、国家林业和草原科技创新领军人才、国家林业局“百千万人才工程”省部级人选、中国林科院“优秀青年创新人才培育计划”等人才计划。通讯作者：石长春，正高级工程师，陕西省林业科学院党委委员、副院长。先后参与策划榆林沙地林业基础项目19项，参加各类科研及技术推广课题21项，出版专著2部，发表科技论文30余篇。获得省部级以上奖项5项，获得陕西省绿化先进个人、中共榆林市委优秀共产党员、全省林业系统创先争优活动先进个人、省防护林建设先进个人、陕西60年防沙治沙先进工作者等荣誉称号。通讯作者：毕泉鑫，中国林业科学研究院副研究员，林木遗传育种国家重点实验室成员，文冠果产业国家创新联盟理事，国家林业局文冠果工程中心技术委员会委员等。长期从事木本油料种质创新研究，主持及参加国家自然科学基金项目、国家科技基础资源调查专项课题等科技项目10余项，完成文冠果染色体级基因组组装，创建文冠果品种交配系统。审定国家级林木良种2个，植物新品种12项，软件著作权3项。发表学术论文30余篇，其中SCI收录10余篇。入选中国林科院“优秀青年创新人才培育计划”。团队研究方向：木本油料种质创新、经济林木重要性状形成机制、新品种培育及高效栽培等。

本文转自： 科学园艺Sci Hortic