中国樱桃（Prunus pseudocerasus）是蔷薇科、李属、樱亚属的木本落叶植物，原产我国长江流域，至今约有三千余年栽培历史，尤以贵州、四川、云南、浙江、江苏等地栽培最多，全国栽培面积约120万亩。中国樱桃成熟期短，上市早，素有“春果第一枝”的美誉。中国樱桃果实形娇味美，营养丰富，深受消费者喜爱。然而，因其果肉软、果实采后极易软化腐烂，不耐贮运，给消费市场流通带来了极大阻碍，制约了中国樱桃可持续健康发展。此外，因中国樱桃为多倍体且杂合度高，致使其基因组组装难度较大。由于长期缺乏中国樱桃的基因组信息，限制了对其植物遗传背景、进化关系以及重要农艺性状关键基因的研究，阻碍了中国樱桃的分子育种进程。

2024年6月，Horticulture Research在线发表了金沙2004路线js5张才喜教授团队和云南农业大学董扬教授团队合作完成的题为Haplotype-resolved genome assembly for tetraploid Chinese cherry (Prunus pseudocerasus) offers insights into fruit firmness的研究论文。本研究以中国樱桃‘诸暨短柄’（图1）为主要研究材料，利用PacBio HiFi、Oxford Nanopore和Hi-C等多种测序技术以及多种组装策略，完成首个中国樱桃单倍型基因组的组装（Hap1: 246.32 Mb, Hap2: 237.05 Mb, Hap3: 225.55 Mb和 Hap4: 192.94 Mb），揭示了中国樱桃果实硬度低的内在机理，为樱属植物进化、重要性状关键基因挖掘及分子育种奠定了基础。

图1 中国樱桃的植物学表型特征和基因组全景图。

分析发现，四个单倍型的重复序列占比相近，且均超过了其单倍型基因组的40%，其中长末端重复反转座子（LTR-RTs）为四个单倍型基因组的主要重复单元（Hap1: 17.56% , Hap2: 17.31%, Hap3: 17.21%和Hap4: 17.30%）（图2）。四个单倍型基因组间共线性等分析发现，四个单倍型之间的共线性、序列信息、基因结构和表达水平表现出较高的一致性，暗示中国樱桃为同源四倍体。

图2 中国樱桃单倍型基因组图谱

系统进化树结果显示，中国樱桃、细花樱桃、山樱花和东京樱花在22.94百万年前从共同的祖先中产生分化。在五个樱亚属植物中，中国樱桃与细花樱桃的亲缘关系最近，两者在18.34百万年前分化，而其与甜樱桃的亲缘关系最远。与其他蔷薇科植物一样，中国樱桃约在138.6百万年前经历一次共有的全基因组复制（whole genome duplication，WGD）事件（图3）。

图3 中国樱桃基因组进化和比较基因组分析

由于中国樱桃果实硬度低，使其储运困难，这是制约其快速发展的重要因素之一。相反，甜樱桃由于果实硬度高，流通性好，已成为全球性的重要水果之一。因此，挖掘调控果实硬度的关键基因，阐明中国樱桃和甜樱桃果实硬度差异的内在原因，具有重要的现实意义。纤维素、半纤维素、果胶含量的分析结果表明，细胞壁降解是造成中国樱桃和甜樱桃果实软化的重要因素，中国樱桃（“诸暨短柄”）纤维素、半纤维素、果胶等细胞壁组分的快速降解是其成熟果实硬度显著低于甜樱桃（“黑珍珠”）的重要原因之一（图4）。比较转录组分析发现，GalAK-like和Stv1是导致中国樱桃和甜樱桃硬度差异的关键基因（图5）。瞬时转化实验也表明，过量表达GalAK-like和Stv1基因可显著增加果实中原果胶含量，提升樱桃的果实硬度。

图4 中国樱桃“诸暨短柄”和甜樱桃“黑珍珠”果实的质地、微观结构和细胞壁成分比较分析

图5 中国樱桃和甜樱桃不同发育期果实样品的比较转录组学分析

金沙2004路线js5纠松涛副研究员为论文第一作者，金沙2004路线js5张才喜教授和云南农业大学董扬教授为论文共同通讯作者，金沙2004路线js5王世平教授、刘默洋副研究员和吕正鑫博士、云南农业大学陈保政博士、烟台农科院张序研究员和李芳东副研究员、四川农科院李洪雯研究员和陈丽娟博士等也参与了该项研究。

全文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhae142