近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所大豆優(yōu)異基因資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)聯(lián)合諾禾致源、美國(guó)佐治亞大學(xué)等多家單位，通過解析大豆地理擴(kuò)張與育種的全基因組特征，提出大豆進(jìn)化路線，發(fā)掘了大豆不同進(jìn)化階段受到選擇的候選基因，從中克隆了一個(gè)重要的開花基因GmSPA3c。8月19日，該成果在《SCIENCE CHINA Life Sciences》在線報(bào)道。

 

　　邱麗娟研究員介紹，我國(guó)是大豆起源地，國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)內(nèi)收集了4萬(wàn)余份大豆種質(zhì)資源，無論從數(shù)量還是多樣性上，在世界范圍內(nèi)都是最為豐富的。研究團(tuán)隊(duì)前期構(gòu)建的可代表我國(guó)大豆種質(zhì)資源遺傳多樣性的初選核心種質(zhì)為解析大豆地理擴(kuò)張與育種的全基因組特征奠定了材料基礎(chǔ)。

 

　　研究團(tuán)隊(duì)為了對(duì)包含早期馴化、種植區(qū)域擴(kuò)展和遺傳改良在內(nèi)的大豆進(jìn)化史進(jìn)行解析，以構(gòu)建的初選核心種質(zhì)為主，選取了2214份具有代表性的大豆種質(zhì)資源，并利用基于基因組重測(cè)序的遺傳變異信息進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育樹、種群結(jié)構(gòu)和種群歷史分析，研究提出了野生和栽培大豆的進(jìn)化路線包括四個(gè)階段。第一階段對(duì)應(yīng)于野生大豆從我國(guó)南部向北部的擴(kuò)張，第二階段是地方品種在我國(guó)黃河流域的馴化過程，第三階段是地方品種從我國(guó)黃河流域向南、向北擴(kuò)張，第四階段是當(dāng)?shù)馗牧歼^程。研究發(fā)現(xiàn)，在大豆地方品種的擴(kuò)張中，遺傳滲入主要來自當(dāng)?shù)兀ㄍ颍┑囊吧蠖狗N群，而非異域野生大豆種群，這表明當(dāng)?shù)匾吧蠖沟倪z傳滲入促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐胤狡贩N的適應(yīng)性。

 

　　研究還鑒定到在野生大豆的擴(kuò)散、馴化、地方品種的擴(kuò)張和隨后的改良過程中受到選擇的基因組信號(hào)?？紤]到花期在大豆傳播和適應(yīng)中的重要性，研究人員著重對(duì)花期調(diào)控通路中的候選基因進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，花期的適應(yīng)是一個(gè)連續(xù)的過程。通過基因編輯，研究人員驗(yàn)證了GmSPA3c具有花期調(diào)節(jié)的功能，推測(cè)是經(jīng)典開花基因E7的候選功能基因。該研究通過解析大豆地理擴(kuò)張與育種的全基因組特征，揭示了大豆的進(jìn)化歷史，為充分利用大豆種質(zhì)資源規(guī)?；l(fā)掘優(yōu)異基因資源、定向培育新品種奠定了基礎(chǔ)。

 

　　作科所李英慧研究員、博士生秦超、中國(guó)農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所王麗研究員、諾和致源焦成智為文章共同第一作者；作科所邱麗娟研究員、劉斌研究員、美國(guó)佐治亞大學(xué)Scott A. Jackson教授為文章共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家作物種質(zhì)資源平臺(tái)、農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)、中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新等項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11427-022-2158-7