亚美尼亚野生和栽培葡萄藤的种群结构

《BMC Plant Biology》：Population structure of wild and cultivated grapevines in Armenia

基因组多样性揭示亚美尼亚野生与栽培葡萄的驯化历史和地理梯度特征，发现疾病抗性和花青素合成相关基因区域，为葡萄改良和保育提供资源。

　　

摘要

背景

南高加索地区，包括亚美尼亚，被认为是早期葡萄栽培的中心，这里拥有已知最古老的酿酒厂和丰富的葡萄酒酿造传统。亚美尼亚的地形有助于保存遗传多样性丰富的葡萄品种。栽培葡萄（Vitis vinifera ssp. vinifera 或 V.V. ssp. vinifera）及其野生祖先（V. vinifera ssp. sylvestris 或 V.V. ssp. sylvestris）表现出高度的遗传多样性，使它们成为研究驯化、适应性和育种的重要资源。尽管亚美尼亚在历史上和经济上具有重要意义，但其野生和栽培葡萄的基因组多样性仍尚未得到充分探索。我们重新分析了来自亚美尼亚的164个葡萄样本的全基因组测序数据（这些样本包括栽培和野生个体），这些数据来自之前一项关于全球收集的葡萄样本的研究，以研究该基因库的基因组多样性、种群结构和驯化历史。

结果

我们的分析揭示了一些部分仅存在于亚美尼亚的遗传特征。种群结构分析显示，野生葡萄和栽培葡萄之间存在明显的遗传分离，并且在栽培葡萄基因库中发现了三个不同的祖先成分，这反映了亚美尼亚从西到东的地理梯度。这种遗传梯度与葡萄用途的变化（从食用葡萄转向酿酒葡萄）以及果实果皮颜色从白色向黑色的转变相关。此外，我们在苏尼克地区发现了野生葡萄种群中的四个不同亚群，表明其具有显著的多样性。进化历史分析表明，野生葡萄和栽培葡萄的谱系大约在18,500年前开始分离，在人类栽培的影响下，这种分离在4000年前变得更加明显。通过比较基因组扫描，我们发现了与驯化性状相关的基因组区域，包括抗病性和花青素及黄酮类化合物的生物合成能力。全基因组关联分析（包括基于k-mer的方法）发现了与农艺性状（如果实果皮颜色和果穗密度）相关的候选标记。这些结果为葡萄品种的改良和保护提供了基因组资源，并指出了相应的目标。

结论

这项关于亚美尼亚野生和栽培葡萄遗传多样性的全基因组研究为识别与农艺性状相关的候选基因和驯化相关区域提供了宝贵的资源。研究结果强调了保护亚美尼亚当地葡萄多样性的重要性，该地区在葡萄栽培史上具有重要意义且遗传资源丰富。