研究人员完成了 Frantoio 和 Leccino 基因组图谱绘制

结语

一个国际研究团队绘制了莱奇诺（Leccino）和弗朗托约（Frantoio）橄榄树品种的完整基因组图谱，为理解橄榄树遗传学以及培育更具抗气候变化韧性的树木提供了宝贵信息。通过比较这两个品种的基因组，研究人员旨在识别与应激反应相关的基因，并可能利用基因编辑技术来增强诸如耐盐性等特性。这项基因组研究有望彻底改变橄榄树种植业，为面临地中海气候挑战的种植者提供更高效、更具创新性的解决方案。

一个国际研究小组绘制了莱奇诺 (Leccino) 和弗兰托约 (Frantoio) 橄榄树品种的完整基因组图谱。

目前，这两种意大利本土品种已在数十个国家种植，对这两种品种进行基因组图谱绘制将使研究人员能够对它们进行比较，并为更深入地了解橄榄树遗传学铺平道路。

“在时代 气候变化“更多地了解橄榄树的基因组意味着更多地了解这些树木如何应对重大的、有时是新的环境压力，”卢卡·塞巴斯蒂亚尼说。 

这项研究的协调员，同时也是比萨圣安娜高等学校的园艺科学教授，告诉 Olive Oil Times 基因组学可以使地中海盆地的橄榄树更具弹性。

“为了适应气候变化，我们需要 抗性基因型以及合适的农艺技术，”塞巴斯蒂亚尼说。 “如果缺水，不仅需要灌溉，还需要培育高效利用水的品种。此外，还存在以下挑战： 更高的温度、新的病原体敏感性和昆虫侵袭。” 

“基因图谱是可以让我们更快地找到解决方案的工具之一，”他补充道。

虽然橄榄树基因编辑仍处于起步阶段，但比较两个品种的基因组可以比传统的育种计划更快地培育出更具弹性的树木。 

Frantoio 和 Leccino 均在科学文献中得到详细记录，它们应对环境压力时的行为也是如此。

“它们对干旱和盐分等压力的反应是非常有趣的模型，因为 Frantoio 的耐受性较强，而 Leccino 的耐受性较差，”塞巴斯蒂亚尼说。

“我们多年来一直致力于解释这种差异背后的机制，但如果没有基因组数据，就很难完全了解哪些基因可能与此有关，”他补充道。

“测序让我们能够掌握词汇，从而了解这两个品种的不同之处，”塞巴斯蒂亚尼指出。

据研究人员介绍，通过传统育种来选择橄榄品种的常见做法非常耗时，而且并不总能产生最好的结果。

在他们的 纸，研究人员指出，结果好坏参半，因为 ““基因位置和结构的精确分子信息在很大程度上缺失。”科学家们花了两年多的时间才完成这张图谱。 

““我们之所以能做到这一点，要感谢意大利国家复苏和恢复力计划的资金，也感谢我们是一个相当大的团体，”塞巴斯蒂亚尼说，他的团队还包括来自亚利桑那大学和沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的同事。

在两个品种中都发现了高比例的长末端重复序列，表明它们的基因组具有显著的相似性。

重复的 DNA 序列不是随机的，因为它们是由进化形成的，并且可能发挥重要作用，例如帮助维持基因组的稳定性和完整性。

“我们还不太清楚基因组的不同部分是如何相互作用的，”塞巴斯蒂亚尼说。 “现在我们掌握了不同品种的这些信息，我们就可以开始看到这些差异，这可以帮助我们在未来几年更好地了解该物种。” 

他将研究人员在绘制两个品种的基因组图谱时面临的挑战比作完成一块拼图，其中一半的碎片是晴朗的蓝天。

“在这种情况下，将拼图碎片连接起来比呈现很多变化的拼图要复杂得多，”他说。 “这对橄榄来说是一个问题，因为我们有许多高度重复的区域。” 

确定基因组中基因的位置是将原始 DNA 序列转化为实际知识的基础，它可以帮助研究人员将基因与特定性状联系起来，例如产量， 油成分， 或抵抗病虫害。 

这些知识加速了育种计划，用有针对性的方法取代缓慢的随机选择。 

基因位置还揭示了它们如何被调控和相互作用，为适应和驯化提供了见解。 

对于橄榄来说，精确的地图使科学家能够比较栽培品种、追踪进化变化，并设计精准工具（如标记辅助育种或基因编辑）来开发更有弹性和更高质量的品种。

“只有当你拥有对非常大的片段进行排序的技术时，才能进行这种高质量的映射，这使得它变得更容易，”塞巴斯蒂亚尼说。

““多年来，技术已经有了巨大的进步，”他补充道。 “如今我们有了 PacBio，它可以对更长的 DNA 片段进行测序，这在以前是不可能的。”

在一个 压力状态，例如由 土壤盐分 或干旱，可能只有少数基因参与，在 这两个品种。

“基因结构的微小差异，甚至是调节基因功能启动子区域的微小差异，都可能导致基因完全不起作用，或者活性降低，或者活性升高，”塞巴斯蒂亚尼说。

他补充说，识别和理解差异至关重要。

“如果我了解到与某种压力有关的基因在 Frantoio 中具有一种结构，而在 Leccino 中具有另一种结构，并且该基因在 Frantoio 中运行得更好而在 Leccino 中运行得更差，那么我也可以使用基因表达分析技术，通过 RNA 测序或其他技术，来查看这种结构变异是否会影响活动，”塞巴斯蒂亚尼说。

“如果我发现确实如此，我们现在也可以进行基因编辑，”他补充道。 “在橄榄中，它还不是很有效，但我可以重写 Leccino 基因来模仿 Frantoio 基因的形式，转移该信息，使其以不同的方式发挥作用。”

然而，塞巴斯蒂亚尼解释说，与其他物种相比，橄榄树基因编辑研究仍处于早期实验阶段。 

“我和我的团队还研究杨树（35 种柳树属），”塞巴斯蒂亚尼说。 “在杨树上，我们已经可以做到了。但在橄榄树上，问题仍然是这些编辑技术的转化困难；这可能需要数年时间。

尽管基因编辑技术取得了快速进步，但塞巴斯蒂亚尼承认，无法估计这可能需要多长时间。 

不过，他预计基因组学和相关技术的快速发展可能会在与以前的方法相比相对较短的时间内产生影响。

““如今，即使使用传统技术，并辅以分子生物学，如果我要将Leccino和Frantoio杂交以转移耐盐性，也必须等到植物长大后才能进行测试。这需要很长时间，”他说道。

“如果我直接寻找基因结构，我已经可以用基因组学或其他技术来追踪它，”塞巴斯蒂亚尼补充道。 “今天我甚至可以以较低的成本对整个基因组进行测序，而且由于我已经有了参考基因组，我可以准确地知道该基因在哪里以及处于什么位置。”

“我可以服用莱奇诺，因为我知道有两三个基因可以增加耐受性，所以我只修改这些基因，”他指出。 “如果一切顺利，通过编辑，一两年内就能在实验室里完成。这将是一大进步。

基因组学和橄榄树基因图谱可以为橄榄树种植的新方法铺平道路。 

虽然传统农业通常涉及百年历史的橄榄园，但在地中海气候越来越热、越来越干燥的背景下，种植基因编辑橄榄品种的新橄榄园可能对支持生产至关重要。

“这些新知识可以转化为种植者的生产力、创新和解决方案的变化，”塞巴斯蒂亚尼说。 

研究小组将利用新的基因组信息来更深入地了解两个品种在应对盐胁迫方面的差异。 

“如果可能的话，我们还计划对更多我们感兴趣的品种进行测序，以了解它们对包括污染物在内的其他压力的反应，”塞巴斯蒂亚尼总结道。 “我们肯定会利用基因组学来更好地理解机制。”