近日，中國(guó)熱科院生物所、品資所和三亞研究院聯(lián)合福建農(nóng)林大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院等單位，繪制了388份木薯種質(zhì)的全基因組變異圖譜，揭示了木薯群體水平雜合性變異影響木薯重要農(nóng)藝性狀的遺傳機(jī)制，為木薯及其它高雜合作物遺傳改良奠定了重要理論基礎(chǔ)。

 

　　木薯是世界重要的糧食作物和能源作物，為105個(gè)國(guó)家近10億人口提供碳水化合物來(lái)源。木薯基因組（2n = 36）具有高度雜合特征，使其成為研究雜合性變異的良好系統(tǒng)。該研究針對(duì)雜合性變異影響木薯重要農(nóng)藝性狀的遺傳機(jī)制，依托中國(guó)熱科院熱帶生物組學(xué)大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，開(kāi)展了以下五個(gè)方面的研究：一是通過(guò)高深度重測(cè)序繪制了來(lái)自15個(gè)國(guó)家388份木薯種質(zhì)（14份野生種、38份地方品種、336份栽培品種）的全基因組變異圖譜，識(shí)別了1,344,463個(gè)SNP和1,018,832個(gè)InDels 。二是通過(guò)進(jìn)化和遺傳距離分析支持了M.esculenta ssp. flabellifolia是木薯野生祖先種的假說(shuō)，同時(shí)結(jié)合考古學(xué)證據(jù)提出了木薯從南美洲到非洲再到亞洲的傳播馴化路徑。三是通過(guò)對(duì)多年田間性狀數(shù)據(jù)的全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定出52個(gè)與木薯產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆性等23個(gè)重要農(nóng)藝性狀緊密關(guān)聯(lián)的遺傳標(biāo)記，明確了9個(gè)優(yōu)異基因單倍型的遺傳效應(yīng)，闡明了雜合位點(diǎn)的保持對(duì)于優(yōu)異性狀的形成具有重要貢獻(xiàn)。四是通過(guò)馴化選擇、全基因組關(guān)聯(lián)分析和遺傳轉(zhuǎn)化等方法識(shí)別了81個(gè)遺傳多樣性和雜合度降低的人工選擇區(qū)間（覆蓋548個(gè)基因），發(fā)現(xiàn)選擇MeTIR1核心純合變異促使塊根淀粉含量提升，對(duì)MeAHL17選擇馴化促使塊根產(chǎn)量提升的同時(shí)導(dǎo)致木薯細(xì)菌性枯萎病抗性丟失。五是通過(guò)等位變異組合分析揭示了MeAHL17和MeTIR1核心變異的組合可促使淀粉含量和枯萎病抗性兼顧。該研究深化了對(duì)木薯雜合性變異遺傳基礎(chǔ)的理解，為利用等位變異創(chuàng)新木薯和其他高雜合作物育種策略提供了新見(jiàn)解。

 

　　相關(guān)研究成果以題為“Resequencing of 388 cassava accessions identifies valuable loci and selection for variation in heterozygosity”的研究論文在線發(fā)表在中科院JCR一區(qū)TOP期刊《Genome Biology》。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系以及中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的支持。中國(guó)熱科院生物所/三亞研究院胡偉研究員、紀(jì)長(zhǎng)綿副研究員、丁澤紅副研究員，中國(guó)熱科院品資所葉劍秋研究員、歐文軍研究員，以及中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院梁哲研究員為論文的共同第一作者；中國(guó)熱科院品資所李開(kāi)綿研究員、福建農(nóng)林大學(xué)明瑞光教授和海南大學(xué)施海濤教授為論文的共同通訊作者。此外還有25名科研人員參與了該研究。這是該研究團(tuán)隊(duì)于2021年4月在《Molecular Plant》發(fā)表木薯精細(xì)基因組和單體型基因組圖譜后的又一重要成果。

 

　　論文在線網(wǎng)址為：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-021-02524-7