首页 > 分享 > Hortic Res | 基因分型测序为西兰花种质资源保护和育种提供新见解

Hortic Res | 基因分型测序为西兰花种质资源保护和育种提供新见解

花匠小妙招
2024-09-19 00:33

→查看原文→查看PDF

西兰花( Brassica oleracea var. italica ) ，是十字花科芸薹属甘蓝类蔬菜，具有重要的经济价值和丰富的营养，是全世界最广泛种植的蔬菜作物之一，原产于欧洲地中海沿岸的意大利一带。目前，甘蓝相关研究已经取得显著进展，包括解析基本基因组结构，发表高质量的参考基因组，评估甘蓝多样性和驯化过程以及鉴定与园艺品质和生物或非生物抗逆性相关的基因组区域或候选基因。值得注意的是，现代西兰花栽培种和原始种的生长特性具有极大的不同，如花球形成的诱导条件，成熟时间，花冠的大小和结构，而这些引人注意的变化尚未用基因组学的手段进行解析，如基因分型测序(genotype-by-sequencing, GBS)。

近日，Horticulture Research在线发表了 康奈尔大学Zachary Stansell和Thomas Björkman 题为 From landrace to modern hybrid broccoli: the genomic and morphological domestication syndrome within a diverse B. oleracea collection的研究论文。

为探究上个世纪西兰花形态发生巨大变化的基因组基础，本研究评估了109种西兰花或24种西兰花/花椰菜中间型的园艺性状，并利用基因分型测序技术分析了四个亚群的全部种质资源，包括Calabrese hybrids (N=53), Calabrese landraces (N=28), sprouting broccoli (N=18)和violet cauliflower (N=10)。经过滤后获得31811个高质量的SNP供后续分析。其中，7372 (23.2%)的多态性标记在4个亚种群中均有分布，点缺失(site missingness)和杂合性(heterozygosity)分别占3.1% 和 15.9%，次等位基因频率(minor allele frequency)是12.8%，每条染色体的SNP总量分布少至2867 (chr8)，多达4662 (chr3)，相应SNP的密度范围从54.3 (chr4)到 66.2 (chr9)，分子标记的密度、均匀度和效率均满足后续实验分析。

Fig. 1 Morphological diversity of B. oleracea var. italica heading structures.

Fig. 2 GBS summary statistics for 31,811 high-quality SNP markers.

通过基因型分型，多态性分析和表型分析，本研究支持了几个关键的发现：与自由传粉的地方品种相比，现代F1杂交西兰花(Calabrese broccoli)经历了强烈的选择压力并减少了多样性。从形态上看，现代杂交西兰花与原始本地种不同的地方主要是成熟速度加快，顶端分生组织的抑制更明显，收获指数更高，花冠品质性状更优。虽然改良杂交西兰花种质的总体园艺品质和收获指数逐年增加，但与更大的种质池相比，这种改善伴随着等位基因多样性的显著减少而减少。几种不同的原始本地种是现代杂交西兰花种质来源的基础。虽然有许多选择的信号，但在西兰花杂交品种的几个关键基因组区域，多样性减少和选择性清除尤其明显，而这些区域是发展候选品种关键区域。在这些现代杂交品种中，研究者确定了13个减少多样性基因组区，53个选择性清除区和30组(>1 Mbp)纯合性。西兰花原始种的等位基因多样性是西兰花杂交种的4.8倍，而这种多样性的保留将有利于未来西兰花和花椰菜的品质改良，为后续的改良工作提供了宝贵的资源。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41438-020-00375-0

责任编辑：