基因分型測序?yàn)槲魈m花種質(zhì)資源保護(hù)和育種提供新見解

10月25日，《Horticulture Research》在線發(fā)表了康奈爾大學(xué)Zachary Stansell和Thomas Bj?rkman 題為“From landrace to modern hybrid broccoli: the genomic and morphological domestication syndrome within a diverseB.oleraceacollection”的研究論文。

為探究20世紀(jì)西蘭花形態(tài)發(fā)生巨大變化的基因組基礎(chǔ)，該研究評估了109種西蘭花或24種西蘭花/花椰菜中間型的園藝性狀，并利用基因分型測序技術(shù)分析了4個亞群的全部種質(zhì)資源，包括Calabrese hybrids（N=53）、Calabrese landraces（N=28）、Sprouting broccoli（N=18）和Violet cauliflower（N=10）。經(jīng)過濾后獲得31 811個高質(zhì)量的SNP供后續(xù)分析，其中，7 372 （23.2%）個多態(tài)性標(biāo)記在4個亞種群中均有分布，點(diǎn)缺失（site missingness）和雜合性（heterozygosity）分別占3.1% 和 15.9%，次等位基因頻率（minor allele frequency）是12.8%，每條染色體的SNP總量分布少至2 867（chr8）個，多達(dá)4 662（chr3）個，相應(yīng)SNP的密度范圍從54.3（chr4）到 66.2（chr9），分子標(biāo)記的密度、均勻度和效率均滿足后續(xù)試驗(yàn)分析。

通過基因型、多態(tài)性和表型分析，該研究支持了幾個關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)：與自由傳粉的地方品種相比，現(xiàn)代F1雜交西蘭花經(jīng)歷了強(qiáng)烈的選擇壓力并減少了多樣性。從形態(tài)上看，現(xiàn)代雜交西蘭花與原始本地種不同的地方主要是成熟速度加快，頂端分生組織的抑制更明顯，收獲指數(shù)更高，花冠品質(zhì)性狀更優(yōu)。雖然改良雜交西蘭花種質(zhì)的總體園藝品質(zhì)和收獲指數(shù)逐年增加，但與更大的種質(zhì)池相比，這種改善伴隨著等位基因多樣性的顯著減少而減少。幾種不同的原始本地種是現(xiàn)代雜交西蘭花種質(zhì)來源的基礎(chǔ)。雖然有許多選擇的信號，但在西蘭花雜交品種的幾個關(guān)鍵基因組區(qū)域，多樣性減少和選擇性清除尤其明顯，而這些區(qū)域是發(fā)展候選品種的關(guān)鍵區(qū)域。在這些現(xiàn)代雜交品種中，研究者確定了13個減少多樣性基因組區(qū)，53個選擇性清除區(qū)和30組（＞1 Mbp）純合區(qū)。西蘭花原始種的等位基因多樣性是西蘭花雜交種的4.8倍，而這種多樣性的保留將有利于未來西蘭花和花椰菜的品質(zhì)改良，為后續(xù)的改良工作提供了寶貴的資源。