自1910年代英國(guó)東茂林試驗(yàn)站選育出M系蘋(píng)果砧木無(wú)性系后，百余年來(lái)，全世界多個(gè)蘋(píng)果砧木培育機(jī)構(gòu)育成了親緣關(guān)系各異的眾多蘋(píng)果砧木無(wú)性系品種，如英國(guó)M系和MM系、美國(guó)R系和CG系、前蘇聯(lián)B系以及中國(guó)‘中砧’系、SH系和青砧系等。為了理清各砧木品系的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及砧木與野生種、栽培種的遺傳關(guān)系背景，本研究收集世界范圍內(nèi)蘋(píng)果的無(wú)性系砧木材料，構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，并發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果砧木同時(shí)接受野生種與栽培種基因漸滲的遺傳特征。

 

　　‘M9’為全球使用最廣泛的矮化砧木，針對(duì)矮化砧木‘M9’及半喬化砧木‘MM106’，本研究利用高深度的HiFi及Hi-C測(cè)序數(shù)據(jù)，組裝染色體級(jí)別、接近無(wú)Gap的二倍體分型基因組，并聚焦矮化QTL區(qū)段Dw1，成功發(fā)掘僅存在于‘M9’基因組中的LTR-RT/gypsy插入序列，將其命名為DwTE。進(jìn)一步基于喬、矮化砧木中基因表達(dá)差異的關(guān)聯(lián)性及喬、矮化群體中DwTE與矮化表型共分離的研究結(jié)果，揭示MdARF3可能為蘋(píng)果砧木致矮的關(guān)鍵基因。

 

　　mRNA在砧穗間的長(zhǎng)距離傳遞對(duì)嫁接植株性狀調(diào)控具有重要意義，但識(shí)別砧穗間可傳遞mRNA目前仍存在技術(shù)難關(guān)。為解決這一問(wèn)題，本研究在組裝栽培品種‘富士’高質(zhì)量基因組的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)整合基因組、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確高效識(shí)別砧穗間可傳遞mRNA的生物信息學(xué)流程“RNAGlass”，并鑒定出在致矮關(guān)鍵時(shí)期于砧穗間傳遞的mRNA轉(zhuǎn)錄本，有力推動(dòng)砧木致矮分子機(jī)制的全面解析。

 

　　本研究成功挖掘蘋(píng)果致矮的關(guān)鍵基因，破譯蘋(píng)果砧木致矮的遺傳密碼，揭開(kāi)了蘋(píng)果矮化的神秘面紗。據(jù)此發(fā)表了我國(guó)蘋(píng)果學(xué)研究以及世界果樹(shù)砧木研究領(lǐng)域的首篇Nature Genetics文章，為蘋(píng)果等木本經(jīng)濟(jì)林果領(lǐng)域開(kāi)啟矮化砧木分子設(shè)計(jì)育種、加速實(shí)現(xiàn)“綠色革命”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)韓振海教授團(tuán)隊(duì)李威副教授、美國(guó)哈佛大學(xué)Chong Chu博士、中國(guó)農(nóng)大博士研究生李慧、中國(guó)農(nóng)科院鄭州果樹(shù)所張恒濤研究員為本文共同第一作者，韓振海教授、Chong Chu博士、新西蘭皇家植物與食品研究所Cecilia H.Deng博士、中國(guó)農(nóng)大王憶教授為共同通訊作者。中國(guó)農(nóng)大韓振海教授團(tuán)隊(duì)研究生孫昊宸、王世堯、王子俊、李玉琪以及周博文、范興強(qiáng)、熊瑤等參與了相關(guān)工作。本研究得到國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)（蘋(píng)果）體系、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)2115人才培育計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、111計(jì)劃等項(xiàng)目支持。