柿（Diospyros kaki Thunb.）是原产我国的落叶果树，属于柿科柿属。我国有3000多年的柿树栽培历史，有丰富的品种资源，是柿的分布中心和原产中心之一。目前在中国、日本、韩国、西班牙等国均有柿树种植，并受到越来越多的国家和人民的喜爱。近年来，基因组学研究取得了长足发展，越来越多的植物基因组序列相继公布，极大地推动了相关研究的开展。柿科植物有约500种，但均未有基因组序列的公布，严重制约了相关研究工作。
2019年12月浙江大学、中国林业科学研究院亚热带林业研究所（简称亚林所）及合作单位联合在 Horticulture Research 发表了题为The persimmon (Diospyros oleifera Cheng) genome provides new insights into the inheritance of astringency andancestral evolution 的研究论文，首次报道了二倍体油柿（2n=2x=30）的基因组序列并通过遗传图谱分析研究了其进化关系。
该研究通过Illumina Hiseq和PacBio测序技术，共得到86 Gb的原始数据，通过Canu软件去除杂合序列并组装得到油柿全基因组序列，其大小为849.53 Mb, Contig N50为890.84 kb，预测得到32516个蛋白质编码基因。进一步通过Hi-C技术将其中799.71 Mb（占全基因组序列的94.14%）的序列定位到15条染色体上。
图1 柿全基因组序列图谱
研究表明，共有25199个基因可以分类到13406个基因家族，与拟南芥、苹果和葡萄相比，共有1251个基因家族属于柿物种所特有。进化关系表明，柿与猕猴桃亲缘关系最近，约在7780万年前发生分化，其次是番茄。在进化过程中，柿经历了一次全基因组复制事件，其基因组中存在556.36 Mb的重复序列。同时在其进化过程中发生了大量基因家族的扩张和收缩，主要涉及到淀粉、糖代谢过程及黄酮类物质生物合成等生物学过程。
图2 柿及相关物种的比较基因组学分析
柿果实的独特之处在于其果肉在发育过程中能积累大量单宁，其中的可溶性单宁导致柿果实呈现涩味。分析油柿基因组序列发现，单宁（即原花青素）生物学合成途径的基因，有1/3的基因形成基因簇并定位于第一条染色体上，这可能是导致柿果实涩味性状稳定遗传的原因。
图3 单宁合成途径基因染色体定位图
基于柿基因组序列，通过SLAF-seq测序和遗传图谱共线性分析发现，油柿可能是栽培柿（2n=6x=90）的祖先之一。课题组前期在Plant Physiol、Plant Biotechnol J、J Exp Bot 等期刊发表了多个柿果实采后脱涩保脆相关基因。本研究中，进一步通过全基因组水平上解析柿果实采后低氧脱涩机制发现，受高浓度CO2处理诱导显著上调的基因启动子序列中存在大量的低氧响应元件，并调控无氧呼吸代谢途径中乙醇脱氢酶（ADH）、丙酮酸脱羧酶（PDC）和丙酮酸激酶（PK）等基因的表达，进而促使涩柿果实产生乙醛，与可溶性单宁发生缩合反应，生成不溶性单宁，使柿果实完成脱涩。
图4 柿遗传图谱分析
由于基因组对分子生物学、育种、进化等研究的重要性，该研究发布‘油柿’基因组期望为相关研究工作提供基础性数据，助力研究创新工作的开展。为方便公众获取，柿基因组网站正在抓紧构建中，基础版本预计将于2020年初上线（在此期间，如需获取相关信息，可联系xuerenyin@zju.edu.cn）。
本论文第一作者为浙江大学祝庆刚博士，亚林所徐阳博士为共同第一作者，浙江大学殷学仁教授和亚林所龚榜初研究员为通讯作者，参与研究工作的还有浙江大学陈昆松教授、Don Grierson教授，西北农林科技大学杨勇教授和关长飞博士，以及张秋云（博士生）、黄静雯（硕士生）。
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