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周永锋课题组
Yong-feng Zhou lab
Yong-feng Zhou lab
| 题目 | Dissecting the genetic basis of climatic adaptation in wild relatives (Malus baccata) for climate‐resilient apple breeding |
| 中文 | 解析野生亲缘种（山荆子）的遗传基础，以用于培育具有气候适应能力的苹果品种 |
| 参考 | Su Y, Hao Y, Cao X, et al. Dissecting the genetic basis of climatic adaptation in wild relatives (Malus baccata) for climate‐resilient apple breeding[J]. Journal of Integrative Plant Biology, 2026. |
| 作者 | 苏颖 |
| 通讯 | 高源, 周永锋, 田新民 |
| 期刊 | Journal of Integrative Plant Biology [2026-2-26 ] 博文来源 原文链接 文档查看 文章下载 |
| 简介 | 系统揭示了山荆子气候适应性的遗传基础, 为作物野生近缘种 (CWR) 保护与气候韧性品种培育提供了重要理论支撑 |
| 封面 |
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在全球气候变化加剧的背景下, 极端天气频发严重威胁生物多样性与粮食安全。由于果树世代周期长、自然扩散慢,仅靠自然进化难以跟上快速的气候变化,其生存与改良高度依赖人类对现有遗传变异的深度挖掘。山荆子 （Malus baccata） 作为我国分布最广、抗逆性极强的苹果野生近缘种之一,是苹果抗逆育种中的关键种质资源。然而,目前对其适应复杂环境的遗传机制缺乏系统性的解析,这在一定程度上限制了其在苹果气候韧性育种中的有效转化与利用。
针对这一关键问题,中国农业科学院果树研究所联合中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所及新疆大学, 在JIPB发表了题为“Dissecting the genetic basis of climatic adaptation in wild relatives （Malus baccata） for climate-resilient apple breeding”的研究论文 （https://doi.org/10.1111/jipb.70194）,系统揭示了山荆子气候适应性的遗传基础,为作物野生近缘种 （CWR） 保护与气候韧性品种培育提供了重要理论支撑。
该研究率先利用HiFi、Hi-C和ONT测序数据,构建了山荆子首个单倍型解析的端粒到端粒基因组,实现了基因组中高度重复序列和复杂结构变异的精准解析,基因组完整性和准确性达到国际领先水平,为深度挖掘野生苹果适应性遗传变异奠定了坚实基础 (图1)。
在此基础上,研究团队对135份山荆子自然群体样本开展了群体遗传分析,系统阐明了其群体结构与遗传多样性特征。研究表明,山荆子自然群体可划分为四个主要遗传类群,其中,河北2 （HB2） 类群的核苷酸多样性最高,揭示该类群在进化过程中发生了遗传混合事件。东北 （NE） 类群的遗传多样性和杂合度最低,推测这可能是北部地区基因交流有限,或受与当地环境条件相关的选择压力较强所致 (图2)。
图2山荆子的群体遗传学分析
在有害变异研究中,团队发现山荆子的种间杂交可有效清除隐性有害突变,但同时会积累杂交负荷。单核苷酸变异 （SNP） 和结构变异 （SV） 对进化选择的响应机制存在显著差异: SV易引发较强的遗传负荷与重组抑制, 有害SV难以被有效清除, 而有害SNP位点的清除效率则更高 (图3)。
图3山荆子有害突变与适应性变异分析
通过基因型与环境的关联分析,团队筛选到多个气候适应关键基因位点。例如,DREB1A/D基因与温度季节性适应密切相关,NAC6基因则与年降水量适应性显著关联 (图4)。
图4与温度相关的全基因组关联分析及环境适应性分析
本研究进一步将基因组数据投射至未来不同气候情景,评估了山荆子群体可能面临的“基因组偏移” （即现有遗传结构与未来环境需求之间的适应差距） 水平。结果显示,东北 （NE）类群的基因组偏移量最大、环境脆弱性最高,在高温室气体排放情景 （SSP585） 下,其适应不良风险将显著加剧,在种质资源保护与利用中需予以重点关注 (图5)。
图5未来气候情景下 (2081–2100年) 的基因组偏移
本研究通过系统解析山荆子的遗传密码,不仅为苹果抗逆育种提供了关键的基因组资源,更为耐寒、耐旱品种培育奠定了坚实基础。本研究建立的研究框架,为加速我国果树产业的高质量发展、应对全球气候变化提供了理论支撑,还可为其他作物野生近缘种的本地适应性研究与气候韧性育种提供可复制、可推广的范式。
中国农业科学院果树研究所高源研究员、中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所周永锋研究员、新疆大学田新民教授为该论文的共同通讯作者,新疆大学苏颖博士生为该论文的第一作者。本研究得到了国家重点研发计划、农业科技创新计划、辽宁省“兴辽英才”以及热带作物育种国家重点实验室的资助。
文章引用：
Su, Y., Hao, Y., Cao, X., Wang, L., Xu, Z., Zhang, F., Ma, Z., Wang, X., Li, J., Fan, T., et al.（2026）. Dissecting the genetic basis of climatic adaptation in wild relatives （Malus baccata） for climate-resilient apple breeding. J. Integr. Plant Biol.https://doi.org/10.1111/jipb.70194