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

 

　　邱麗娟研究員介紹，我國是大豆起源地，國家農(nóng)作物種質(zhì)資源庫內(nèi)收集了4萬余份大豆種質(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。研究團隊前期構建的可代表我國大豆種質(zhì)資源遺傳多樣性的初選核心種質(zhì)為解析大豆地理擴張與育種的全基因組特征奠定了材料基礎。

 

　　研究團隊為了對包含早期馴化、種植區(qū)域擴展和遺傳改良在內(nèi)的大豆進化史進行解析，以構建的初選核心種質(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序的遺傳變異信息進行了系統(tǒng)發(fā)育樹、種群結構和種群歷史分析，研究提出了野生和栽培大豆的進化路線包括四個階段。第一階段對應于野生大豆從我國南部向北部的擴張，第二階段是地方品種在我國黃河流域的馴化過程，第三階段是地方品種從我國黃河流域向南、向北擴張，第四階段是當?shù)馗牧歼^程。研究發(fā)現(xiàn)，在大豆地方品種的擴張中，遺傳滲入主要來自當?shù)兀ㄍ颍┑囊吧蠖狗N群，而非異域野生大豆種群，這表明當?shù)匾吧蠖沟倪z傳滲入促進了當?shù)氐胤狡贩N的適應性。

 

　　研究還鑒定到在野生大豆的擴散、馴化、地方品種的擴張和隨后的改良過程中受到選擇的基因組信號。考慮到花期在大豆傳播和適應中的重要性，研究人員著重對花期調(diào)控通路中的候選基因進行了分析，結果表明，花期的適應是一個連續(xù)的過程。通過基因編輯，研究人員驗證了GmSPA3c具有花期調(diào)節(jié)的功能，推測是經(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張與育種的全基因組特征，揭示了大豆的進化歷史，為充分利用大豆種質(zhì)資源規(guī)模化發(fā)掘優(yōu)異基因資源、定向培育新品種奠定了基礎。

 

　　作科所李英慧研究員、博士生秦超、中國農(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、美國佐治亞大學Scott A. Jackson教授為文章共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、國家作物種質(zhì)資源平臺、農(nóng)作物種質(zhì)資源保護、中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新等項目的資助。

 

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