最新研究:野生和栽培大豆的进化路线包括四个阶段

近日,中国农业科学院作物科学研究所大豆优异基因资源发掘与创新利用团队联合国内外科研机构,通过解析大豆地理扩张与育种的全基因组特征,提出大豆进化路线,发掘了大豆不同进化阶段受到选择的候选基因,从中克隆了一个重要的开花基因GmSPA3c。研究成果在线发表在《中国科学:生命科学(SCIENCE CHINA Life Sciences)》上。

我国是大豆起源地,国家农作物种质资源库内收集了4万余份大豆种质资源,无论从数量还是多样性上,在世界范围内都是最为丰富的。该研究团队前期构建的可代表我国大豆种质资源遗传多样性的初选核心种质,为解析大豆地理扩张与育种的全基因组特征奠定了材料基础。

为了对包含早期驯化、种植区域扩展和遗传改良在内的大豆进化史进行解析,研究团队以构建的初选核心种质为主,选取了2214份具有代表性的大豆种质资源,并利用基于基因组重测序的遗传变异信息进行了系统发育树、种群结构和种群历史分析,研究提出了野生和栽培大豆的进化路线包括四个阶段。

第一阶段对应于野生大豆从我国南部向北部的扩张,第二阶段是地方品种在我国黄河流域的驯化过程,第三阶段是地方品种从我国黄河流域向南、向北扩张,第四阶段是当地改良过程。研究发现,在大豆地方品种的扩张中,遗传渗入主要来自当地(同域)的野生大豆种群,而非异域野生大豆种群,这表明当地野生大豆的遗传渗入促进了当地地方品种的适应性。

研究还鉴定到在野生大豆的扩散、驯化、地方品种的扩张和随后的改良过程中受到选择的基因组信号。考虑到花期在大豆传播和适应中的重要性,研究人员着重对花期调控通路中的候选基因进行了分析,结果表明花期的适应是一个连续的过程。通过基因编辑,研究人员验证了GmSPA3c基因具有花期调节的功能,推测是经典开花基因E7的候选功能基因。该研究通过解析大豆地理扩张与育种的全基因组特征,揭示了大豆的进化历史,为规模化发掘优异基因资源、定向培育新品种奠定了基础。

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