《Frontiers in Plant Science》：Pan-genome analysis of wax apple (Syzygium samarangense) and its association with fruit size and cold tolerance
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本研究通过构建首个莲雾（Syzygium samarangense）泛基因组，整合27个种质的全基因组重测序数据，系统鉴定了69 Mb新序列和707个新基因。通过基因存在/缺失变异（PAV）和结构变异（SV）分析，揭示了群体分为三个亚群的多系驯化历史。结合XP-CLR选择性清除分析和FST遗传分化检测，发现S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶基因与抗寒性相关，Mol基因家族及ABA代谢、槲皮素3′-O-葡萄糖基转移酶活性相关基因在大型果实种质中显著富集。该研究为莲雾重要性状的分子育种提供了关键基因组资源。
引言
莲雾（Syzygium samarangense）作为高经济价值的热带水果，其果实大小和冷耐受性是影响栽培范围与市场品质的关键性状。然而，这些性状的遗传基础在全基因组水平仍不明确。近年来，二倍体和四倍体莲雾参考基因组的发布为基因组研究奠定基础，但单一参考基因组难以全面捕捉物种遗传多样性。泛基因组通过整合群体规模的序列变异（如PAV和SV），为重要性状的遗传解析提供了更全面的视角。
材料与方法
研究利用27个莲雾种质的全基因组重测序数据构建泛基因组，通过去冗余和序列过滤获得69 Mb新序列。基于转录组证据和同源蛋白模型注释基因结构，使用MAKER2预测获得707个新基因。基因PAV分析将46,621个基因分为35,468个核心基因、10,789个非必需基因和364个私有基因。群体结构通过PAV和SNP数据的主成分分析（PCA）、系统发育树和STRUCTURE分析共同解析。选择性清除分析采用XP-CLR方法，SV检测使用Delly软件，并通过FST计算群体遗传分化。
结果
泛基因组构建
莲雾泛基因组包含69 Mb新序列和707个新基因。PAV分析显示核心基因占比约76%，非必需基因和私有基因分别占23.1%和0.8%。随着样本量增加，泛基因组基因数趋于饱和，而核心基因数持续下降，反映群体间基因库差异。功能富集分析表明，非必需基因显著富集于不对称细胞分裂、核孔复合体及核酸运输等通路。
群体结构与系统发育分析
PAV和SNP分析均支持莲雾种质分为三个亚群：亚群I（芬红、黑钻石、台农2号）、亚群II（黑糖芭比、青钻、双色）和亚群III（其余21个种质）。群体结构分析显示亚群I和II具有独立的驯化轨迹，而SNP数据中亚群I与主要种质聚类，提示PAV可能保留更早的分化信号。
选择性清除分析
通过整合PAV频率差异、XP-CLR和SV-based FST分析，鉴定出与果实大小和冷耐受性相关的候选基因。在抗寒种质中，XP-CLR峰值区域包含编码S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶的基因evm.TU.group2.1803（FST> 0.6），该基因可能通过表观修饰调控低温响应。大型果实种质中，6号染色体上的Mol基因簇（evm.TU.group6.1113–1115）表达量显著升高，且该区域存在SV缺失，提示其可能调控果实发育。
结构变异景观
共检测到44,657个SV，其中缺失占77.5%（34,593个），复制占22.4%（9,999个），插入极少（65个）。SV在基因组中分布不均，67个SV热点区域（占基因组6%）包含87.7%的SV。这些区域内的基因显著富集于维生素合成（如叶酸和核黄素代谢）、角质层蜡质合成等通路，可能与果实品质和抗逆性相关。
SV驱动的群体分化
SV-based FST分析在抗寒和果实大小对比组中分别鉴定出216和244个显著分化区域，涵盖1,500余个基因。与SNP相比，SV能检测到更多分化区域，且两者重叠基因极少，表明SV和SNP可能通过不同机制影响性状分化。抗寒相关分化基因富集于二萜植保素合成途径，而果实大小相关基因则与ABA代谢和激素信号转导相关。
讨论
莲雾泛基因组规模相较于番茄、水稻等作物较小，可能源于其狭窄的地理分布限制遗传多样性积累。群体结构支持多系驯化假说，但需更多基因组学与古植物学证据验证。候选基因中，P450和PPR域基因分别与果实大小和冷耐受性相关，Mol基因簇和甲基转移酶基因的功能在多种作物中保守。SV热点富集的次生代谢通路为品质改良提供新靶点。未来需通过功能实验验证候选基因，并整合多组学数据构建性状调控网络。
