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多毛番茄（S. habrochaites）和加拉帕戈斯番茄（S. galapagense）是栽培番茄的兩種重要野生近緣種，具有多種優良的抗病抗逆性狀，在現代番茄育種中應用廣泛。解析多毛番茄和加拉帕戈斯番茄基因組，對充分挖掘其育種潛力和價值，促進番茄產業發展意義重大。
近日，Horticulture Research 在線發表了中國科學院武漢植物園和康奈爾大學、浙江大學合作完成的題為“Chromosome-scale genome assemblies of wild tomato relatives Solanum habrochaites and S. galapagense reveal structural variants associated with stress tolerance and terpene biosynthesis”的研究成果。該研究完成了多毛番茄、加拉帕戈斯番茄的全基因組測序和分析，為番茄重要性狀改良提供了新的理論依據和基因資源。
該研究采用PacBio HiFi和Hi-C技術對多毛番茄（LA0407品系）和加拉帕戈斯番茄（LA0317品系）進行全基因組測序，組裝出兩個染色體水平的參考基因組，基因組大小分別是950.7Mb和859.9Mb。通過與栽培番茄Heinz 1706參考基因組的比較分析，在多毛番茄和加拉帕戈斯番茄中分別鑒定到336,319個和98,443個結構變異（structural variation, SV）。多毛番茄中插入（insertions）和擴張（expansions）SV相關基因富集于脅迫響應、防御響應、萜類化合物合成與代謝等，轉錄組分析顯示其中122個基因參與低溫脅迫響應。在加拉帕戈斯番茄中插入和擴張相關基因富集于防御響應、嘧啶核苷酸代謝和脂質代謝通路等。這些插入和擴張的特異序列可能與這兩個野生番茄具有較高抗性相關。
此外，該研究還通過對番茄中萜類合成酶基因家族（Terpene synthase genes, TPSs）的鑒定和分析發現，多毛番茄TPS-a亞家族發生了基因擴張，這可能與多毛番茄獨特及多樣化的倍半萜類合成相關。本研究還對5個已發表的栽培和野生番茄參考基因組開展了抗病基因類似物（Resistance gene analogs, RGAs）鑒定。這些結果為番茄萜類化合物合成和抗病育種提供了新的基因資源。
中科院武漢植物園於曉芬博士和博士生曲明昊為該論文的共同第一作者。中科院武漢植物園高磊研究員、郭素敏博士、康奈爾大學Boyce Thompson Institute費章君教授為該論文的通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金面上項目（32170395）、湖北省洪山實驗室基金（2021hszd017）和中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室的資助。
圖1 多毛番茄、加拉帕戈斯番茄基因組
圖2 多毛番茄、加拉帕戈斯番茄系統進化與結構變異