杨树泛基因组构建与基因组变异分析

[目的]杨树是重要的速生用材、生态防护和碳汇造林树种,也是林木遗传研究的模式树种.开展杨树泛基因组构建与基因组变异分析,可为杨树精准育种和林木泛基因组研究提供理论先导.[方法]以公开发表的高质量杨树基因组序列为基础,分析不同类型的序列变异,总结变异特征,并构建基于基因和图形结构的杨树泛基因组.[结果]本研究收集到8个杨属树种和3个二倍体或三倍体杨树杂交品种的基因组序列,3个杂交品种包含7个单倍型亚基因组序列,较好地代表了杨树4个组派的基因组特征.分析结果表明,杨树基因组间存在较多大的结构变异.在基于基因的泛基因组中,共线核心基因、非共线核心基因、次核心基因、非必需基因、特异基因占比分别为12.5％、34.9％、31.4％、16.5％、4.7％.其中,非必需基因在功能上具有较高的多样性.以基因组序列变异为基础构建杨树图形结构泛基因组,大幅提升2代测序数据的变异检测效果.通过泛基因组变异热点分析,鉴定出2个与物候关联的基因位点.[结论]杨属基因组中存在大量染色体重排,进而增加了基因调控的多样性.杨树组/派间的基因组结构变异可能与物候适应存在关联.基于林木基因组序列的复杂性,在林木泛基因组研究中应注意基因组整合范围与研究目标相匹配,结合基因泛基因组和图形结构泛基因组结果,综合解析林木的遗传变异规律和物种演化特征.