近日，中國熱科院生物所、品資所和三亞研究院聯(lián)合福建農(nóng)林大學、伊利諾伊大學、華中科技大學、中國農(nóng)業(yè)科學院等單位，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。

 

　　木薯是世界重要的糧食作物和能源作物，為105個國家近10億人口提供碳水化合物來源。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)。該研究針對雜合性變異影響木薯重要農(nóng)藝性狀的遺傳機制，依托中國熱科院熱帶生物組學大數(shù)據(jù)中心平臺，開展了以下五個方面的研究：一是通過高深度重測序繪制了來自15個國家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，識別了1,344,463個SNP和1,018,832個InDels 。二是通過進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，同時結合考古學證據(jù)提出了木薯從南美洲到非洲再到亞洲的傳播馴化路徑。三是通過對多年田間性狀數(shù)據(jù)的全基因組關聯(lián)分析鑒定出52個與木薯產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆性等23個重要農(nóng)藝性狀緊密關聯(lián)的遺傳標記，明確了9個優(yōu)異基因單倍型的遺傳效應，闡明了雜合位點的保持對于優(yōu)異性狀的形成具有重要貢獻。四是通過馴化選擇、全基因組關聯(lián)分析和遺傳轉(zhuǎn)化等方法識別了81個遺傳多樣性和雜合度降低的人工選擇區(qū)間（覆蓋548個基因），發(fā)現(xiàn)選擇MeTIR1核心純合變異促使塊根淀粉含量提升，對MeAHL17選擇馴化促使塊根產(chǎn)量提升的同時導致木薯細菌性枯萎病抗性丟失。五是通過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。該研究深化了對木薯雜合性變異遺傳基礎的理解，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解。

 

　　相關研究成果以題為“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》。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家木薯產(chǎn)業(yè)技術體系以及中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費等項目的支持。中國熱科院生物所/三亞研究院胡偉研究員、紀長綿副研究員、丁澤紅副研究員，中國熱科院品資所葉劍秋研究員、歐文軍研究員，以及中國農(nóng)業(yè)科學院梁哲研究員為論文的共同第一作者；中國熱科院品資所李開綿研究員、福建農(nóng)林大學明瑞光教授和海南大學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。這是該研究團隊于2021年4月在《Molecular Plant》發(fā)表木薯精細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