加工所領(lǐng)銜在廣東桑高質(zhì)量基因組及馴化、擴(kuò)張和性狀改良的遺傳基礎(chǔ)研究方面取得新進(jìn)展
2023年6月21日，加工所聯(lián)合福建農(nóng)林大學(xué)、深圳基因組所、北京林業(yè)大學(xué)和北京農(nóng)學(xué)院等多家單位在Advanced Science（中科院一區(qū)，IF=17.5）發(fā)表了題為“Genomic Resequencing Unravels the Genetic Basis of Domestication, Expansion, and Trait Improvement in Morus atropurpurea”的研究論文。該研究利用PacBio和Nanopore兩種測序方法破譯了廣東桑雌株和雄株基因組，基因組完整性達(dá)96%以上。同時(shí)基于425份桑樹種質(zhì)資源重測序數(shù)據(jù)，闡明了中國主要栽培桑樹的系統(tǒng)分類、群體演化和馴化歷史。進(jìn)一步利用GWAS和選擇性清除分析鑒定了控制桑樹開花時(shí)間、葉片大小以及性別相關(guān)的基因組變異位點(diǎn)，為桑樹育種改良提供了重要遺傳基礎(chǔ)。
圖1 桑樹群體結(jié)構(gòu)與進(jìn)化分析
系統(tǒng)進(jìn)化結(jié)果表明桑樹個(gè)體主要分為2大組，廣東桑（MAT）為一組，白桑和魯桑（MAM）為另一組，種間雜交種（CIH&JIH）在進(jìn)化樹上位于兩組之間。在地理位置分布上，廣東桑組主要分布于華南地區(qū)，而白桑和魯桑組主要分布于中部和北部地區(qū)，與系統(tǒng)進(jìn)化分析結(jié)果一致，認(rèn)為中國栽培桑主要分為廣東桑和白桑兩個(gè)種，且這兩個(gè)種可能由各自的祖先分別在中國南部和北部獨(dú)立馴化而成。另外廣東桑又分為三個(gè)亞組，分別為精英栽培種(MECMA)和2個(gè)地方種(Landrace1和Landrace2)?；驖u滲分析結(jié)果表明，在桑樹種間、種內(nèi)及近緣種之間存在頻繁的基因交流。種群動(dòng)態(tài)歷史分析揭示了來自南方的廣東桑和來自北方的白桑/魯桑在有效群體大小Ne存在明顯差異，并推測兩組桑樹在第四紀(jì)冰川作用之前就有共同的祖先，它們的種群分離和物種形成可能早在終末冰川期（PGP，130-115千年前）之前就開始了。
進(jìn)一步利用GWAS分析鑒定出與開花時(shí)間和葉片大小關(guān)聯(lián)的基因組位點(diǎn)和候選基因，明確了位于5號染色體的MaERF110是與開花時(shí)間性狀關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵候選基因，位于7號染色的MaBXY與葉片大小性狀緊密關(guān)聯(lián)。此外，我們還鑒定出位于6號染色體的性別決定區(qū)，并分析了該區(qū)域的基因組結(jié)構(gòu)和進(jìn)化。上述研究為理解桑樹馴化相關(guān)性狀的遺傳基礎(chǔ)提供了重要信息。
廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所戴凡煒研究員、福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院卓孝康博士為論文共同第一作者，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所唐翠明研究員、福建農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與藝術(shù)學(xué)院劉仲健教授、深圳基因組所王麗研究員、北京林業(yè)大學(xué)國家花卉工程技術(shù)研究中心鄭唐春副教授和北京農(nóng)學(xué)院張智勇博士為共同通訊作者。該研究主要得到了廣東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022B0202110003）、廣東省自然科學(xué)基金（2021A1515012444, 2019A1515011433）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（編號：CARS-18- SYZ12；CARS-18- ZJ0506）、深圳市科技創(chuàng)新委（ZDSYS 20200811142605017）、福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)高峰學(xué)科建設(shè)（71201800791）等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202300039