图1  文章发表信息

桂花（Osmanthus fragrans）隶属于木犀科木犀属，在我国已经有2500多年的栽培历史，同时也是我国十大名花之一。在漫长的驯化与栽培历史中，桂花逐渐形成了以金桂、银桂、丹桂、四季桂为主要分类的160多个栽培品种，具有丰富的花期与花色多样性。基于此，通过构建不同品种的桂花基因组，并阐述桂花的起源进化与花期多样性的遗传机制，对桂花新品种的选育具有重要推动作用。

图2  桂花花色的多样性

组装品种：柳叶金桂（OFL）

组装测序策略：PacBio+BGI+Hi-C

重测序材料：122份，包括119个桂花品种和3个木犀属其他物种

重测序深度：BGI，平均深度15×

1.桂花基因组的组装、注释与比较基因组学分析

通过PacBio测序结合Hi-C辅助组装，研究者构建的桂花基因组大小为733Mb，Contig N50=2.36Mb，并将92.41%的序列锚定到23条染色体上。通过注释，共预测得到41252个蛋白编码基因，148个 miRNA、714个 tRNA、 500 个rRNA、248 个snRNA，重复序列占比61.06%。

表1  OFL与OFR基因组特征的比较

基于191个单拷贝同源基因，研究者获得了与前人研究相一致的系统进化树，并在柳叶金桂中鉴定到4325个显著扩张、1851个显著收缩的基因家族，显著扩张的基因富集在与萜类和类胡萝卜素合成相关的通路中。

2.桂花的种群结构分析

基于高深度的重测序，研究者在119份材料中鉴定得到2072100个SNP。PCA分析表明，桂花品种主要分为三组，A组为丹桂，B组为银桂，C组为四季桂。种群结构分析表明，当k=8时，种群的结构更加明显。丹桂组表现出最低的混合量，而其它品种均混有桂花的共同祖先。同时结合LD分析，研究者发现丹桂的LD值最大，经历了更明显的人工选择，这可能是丹桂芽变的结果。

图3  桂花种群结构分析

3.桂花花色的GWAS定位及实验验证

桂花的花色是其重要的观赏性状，为筛选与花色可能相关的候选基因，研究者做了GWAS+选择性消除+转录组分析。结果表明，GWAS定位到了25个区域包含35个基因，分布在6条染色体上；Fst分析表明，GWAS定位的35个基因中有24个在丹桂与其它桂花品种的比较中受到强烈选择；转录组分析表明，上述的35个基因有12个在桂花开花时期存在显著的表达差异。综上，研究者定位到了部分与桂花花色相关的基因（ERF2、APRR2等）。

图4  桂花花期的GWAS分析

丹桂的橙/红色是由于类胡萝卜素的积累引起的，主要与CCD基因家族相关。通过分析，研究者发现丹桂品种群桂花的CCD4基因的第一个编码区中出现了34bp缺失，该移码突变可能与桂花橙色/红色的形成有关。

图5  CCD4基因移码突变的分析

通过三代测序结合Hi-C辅助组装，研究者构建了高质量的金桂基因组，并结合122份材料的重测序分析揭示了桂花的种群结构及与花色相关的候选基因，为桂花的起源进化及品种选育提供了新见解。此外，本研究中的基因组+GWAS经典研究思路也可为其它经济物种提供借鉴价值。