8月30日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊通過比較基因組、代謝組和群體基因組學(xué)，揭示了甜蕎物種形成、生態(tài)適應(yīng)性、蘆丁含量和花柱形態(tài)的遺傳基礎(chǔ)，為蕎麥基因組學(xué)輔助育種奠定了理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《分子植物（Molecular Plant）》上。

 

　　蕎麥屬植物起源于我國，對環(huán)境的適應(yīng)力強(qiáng)，富含蘆丁等黃酮類生物活性物質(zhì)，具有較高的保健價值。蕎麥屬栽培種有3個，包括糧食作物的甜蕎和苦蕎以及藥飼兩用的金蕎。甜蕎作為全球種植面積和消費(fèi)量最高的栽培蕎麥，其蘆丁、槲皮素等物質(zhì)含量遠(yuǎn)低于苦蕎，且異型花柱自交不親和性導(dǎo)致甜蕎單產(chǎn)低于苦蕎，這背后的遺傳機(jī)制尚不清晰，限制了甜蕎的現(xiàn)代育種進(jìn)程。

 

　　該研究團(tuán)隊完成了等花柱自交親和的栽培甜蕎變種“Homo”的參考基因組組裝和代謝組分析，以及572份全球甜蕎種質(zhì)的全基因組重測序。發(fā)現(xiàn)包括FhFARs在內(nèi)的多個基因家族的擴(kuò)增是甜蕎比苦蕎分布更廣泛的重要原因，而類黃酮代謝相關(guān)基因（如UGTs、FLSs、RDEs等）的拷貝數(shù)變異造成了甜蕎和苦蕎在蘆丁等黃酮物質(zhì)含量上的差異。基于572份甜蕎種質(zhì)的基因組變異，將甜蕎種質(zhì)資源分為國內(nèi)和國外2個類群，且這2個類群之間在環(huán)境適應(yīng)性和花發(fā)育方面發(fā)生了顯著的遺傳分化。同時對多年多點(diǎn)農(nóng)藝性狀和蘆丁含量的全基因組關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)了多個調(diào)控蕎麥花期、生育期和蘆丁合成的候選基因在國內(nèi)和國外類群的分化區(qū)間內(nèi)，并鑒定到一個蘆丁合成的關(guān)鍵調(diào)控基因（Fh06G015130）。此外，通過對花柱型態(tài)的關(guān)聯(lián)分析，定位到與甜蕎育性相關(guān)的遺傳位點(diǎn)Sh和關(guān)鍵基因FhS-ELF3，該基因的染色體易位和序列變異對甜蕎花柱形態(tài)至關(guān)重要。本研究為甜蕎種質(zhì)資源遺傳本底解析、優(yōu)異資源和關(guān)鍵基因挖掘與育種利用奠定了基礎(chǔ)。

 

　　作科所副研究員張凱旋、助理研究員何毓琦、博士研究生盧翔、石亞亮和趙輝為論文的共同第一作者，周美亮研究員為論文的通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、歐盟地平線2020項目、國家自然科學(xué)基金和中國農(nóng)科院青年創(chuàng)新專項等項目資助。

 

　　文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205223002484