月季栽培已有约两千年历史，早期改良主要依靠自然变异与杂交。1867年，通过杂交中国与欧洲古老月季，育成首个现代月季品种‘法兰西’，其高心翘角花型和连续开花特性标志着育种的首次突破。此后百年，传统杂交虽育出众多品种，但周期长、效率低，且月季基因组复杂、优良性状难以聚合，定向改良困难。当前市场需求变化加快，品种创新日益迫切。丰富的蔷薇亚属种质资源为新品种培育提供了宝贵材料，但其基因组杂合度高、倍性复杂、种间差异大等特点，严重制约了遗传机制解析与育种效率。因此，系统揭示蔷薇亚属基因组多样性、构建高质量泛基因组图谱，已成为建立基因型-表型关联、实现月季精准设计育种的关键基础。
北京时间2026年4月16日，51吃瓜网 果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室/51吃瓜网 傅小鹏课题组联合中国农业科学院农业基因组研究所（基因组所）、佛山鲲鹏现代农业研究院，青岛农业大学等在国际顶尖期刊《Nature Genetics》上在线发表了题为“Pangenomic analyses of rose uncover widespread structure variation and empower genomics-directed breeding”的研究论文。该研究构建了高质量单倍型解析蔷薇亚属泛基因组图谱，系统解析蔷薇亚属种质资源。该成果有望推动月季育种从传统经验模式向精准设计跨越，开启产业高质量发展的“第二次育种革命”。
蔷薇亚属高质量基因组的解析以及泛基因组图谱的构建
为解析蔷薇亚属遗传多样性，加速月季的育种进程，研究团队选取了蔷薇亚属26份代表性种质，涵盖蔷薇亚属9个分组，包括中国古老月季，欧洲古老月季，早期育种材料和现代月季等种质。利用HiFi和HiC等测序技术，通过从头组装，成功获得23个高质量单倍型基因组，单倍型基因组大小为355.9–639.7 Mb，Contig N50平均为29.2 Mb。每个单倍型注释到的基因数为24,394–40,653个。BUSCO分析显示基因组完整性平均为97.6%（91.5% to 99.1%），平均LAI为21.06，结合多种组装质量评估方法，表明了基因组组装在保留了单倍型信息的基础上，进一步展现了较高的完整性与连续性。结合3个已发表基因组，最终构建了包含55个单倍型的月季泛基因组。这是目前最为完整和系统的蔷薇亚属基因组资源集合。该蔷薇亚属泛基因组图谱为系统解析月季观赏性状的遗传基础、挖掘优异变异并推动分子设计育种奠定了重要基础。
蔷薇亚属系统进化、基因渐渗及复杂杂交起源解析
系统发育与群体遗传分析进一步揭示了蔷薇亚属分组间存在广泛的基因渐渗事件，证实了蔷薇亚属内部活跃的遗传交流与巨大的杂交潜力，为理解蔷薇亚属物种形成与适应性进化提供了新见解。研究还精准解析了异源多倍体法国蔷薇和第一个杂交月季‘法兰西’（三倍体）的杂交起源与亚基因组组成，为厘清现代月季复杂的育种历史提供了关键分子证据。
图1 蔷薇亚属种质资源系统进化分析
蔷薇亚属种质资源存在广泛的遗传多样性
基于55个高质量泛单倍型基因组，本研究首次在单倍型分辨率下系统构建了蔷薇亚属种质间的泛变异精细图谱，共获得1,738,269个非冗余存在/缺失变异（PAVs）、1,567个倒位和61,701个易位。在此基础上，构建了蔷薇亚属倒位变异图谱，并进一步揭示倒位变异可介导功能基因缺失，从而影响相关性状。进一步分析发现，约70%的变异与转座元件（TEs）相关，表明TEs在结构变异的形成与扩增过程中发挥重要作用。
图2 蔷薇亚属种质变异图谱
解析关键性状遗传调控机制 实现分子靶标定位
基于构建的高质量蔷薇亚属泛变异图谱，整合结构变异与转录组数据，本研究系统解析了月季重要观赏性状的遗传调控机制。在连续开花性状中，发现Chinenses组种质在3号染色体上存在特有倒位，且该倒位与调控持续开花的RcKSN基因缺失高度连锁；群体关联分析进一步鉴定出4个与连续开花显著相关的关键SNP位点。该特有倒位与关键 SNP 位点的联合鉴定，为阐释 Chinenses 组连续开花性状的演化与遗传调控提供了新依据。在重瓣性状中，转座子插入介导的AP2L表达调控机制特异存在于Chinenses组，而其他蔷薇亚属种质中还存在不同调控方式，如AP2L提前终止导致miR172结合位点缺失及启动子SNP变异影响基因表达等。此外，在花瓣变色性状中，功能关联分析表明CCD4基因在中国古老月季“蝴蝶”中呈现特异表达延迟，导致β-胡萝卜素降解滞后，从而促使花瓣出现短期橙色，随后由橙向红转变；其启动子中光响应元件等差异可能调控该表达模式。综上，本研究从分子层面阐明了月季关键观赏性状的遗传机制，为花色、花型及花期的分子设计育种提供了重要靶标与基因资源。
图3 AP2L同源基因等位变异影响重瓣花性状
51吃瓜网 傅小鹏教授、里昂高等师范学院Mohammed Bendahmane研究员、中国农业科学院农业基因组研究所潘玮华研究员与武志强研究员为论文共同通讯作者。张晓妮（51吃瓜网 毕业博士，现青岛农业大学教授）、兰岚（基因组所与默多克大学联培博士），杨映雪（现深圳理工大学讲师）、关会林（51吃瓜网 在读博士）为论文共同第一作者。51吃瓜网 包满珠教授为本研究提供了重要指导。51吃瓜网 毕业博士吴全淑、毕业博士林胜男、毕业硕士黄冰瑶等参与了此项研究。
本研究得到国家自然科学基金、中国农业科学院创新工程、中国农业科学院青年英才计划资助；同时获得国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金、佛山鲲鹏现代农业研究院首席科学家科研基金和重大科研任务的资助。本研究还获得法国国家农业、食品与环境研究院以及中法蔡元培合作等项目的支持。
论文链接：//doi.org/10.1038/s41588-026-02569-z
文字：关会林
审核：傅小鹏
