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变异组研究奠定了番茄全基因组设计育种的基础-最新研究成果于《自然 遗传学》杂志发表
发布时间:2014年10月13日     点击次数:
 

   20141013日,自然·遗传(Nature Genetics)杂志在线发表了我室叶志彪教授及其合作者的研究论文“基因组解析揭示番茄的育种历史”(Genomic analyses provide insights into the history of tomato breeding)。该研究对360份番茄种质进行重测序,获得了1,160多万个单核苷酸多态性位点(SNPs)和130多万个插入和删除(Indels),构建了一个高密度的番茄变异组图谱,为番茄的生物学研究和遗传改良提供了丰富的基因组数据,也为番茄的全基因组分子设计育种奠定了基础。本合作研究由中国农科院、华中农业大学和东北农业大学等单位组织,我室叶志彪教授、东北农大的李景富教授、中国农科院蔬菜花卉研究所的杜永臣研究员和黄三文研究员为该论文的共同通讯作者,我室张俊红副教授为该论文的共同第一作者。此外,国内中科院遗传发育所、北京基因组所、新疆农科院和北京师大,以及美国康奈尔大学、加州大学戴维斯分校、法国农科院、以色列耶路撒冷大学以及意大利和瑞士等国际国内从事番茄研究的主要力量都参与了此项目。

   番茄起源于南美洲的印地斯山脉,随着人类迁移和驯化逐渐传到中美洲和墨西哥一代,16世纪传到欧洲,在随后的几百年中番茄被传播到世界各地。在长期的人工驯化过程中,番茄果重由1-2克增大到几百克,增大了 100多倍,但番茄果实变大的人工驯化过程一直未有全面的研究。本研究通过群体遗传学分析,发现番茄果实变大经历了从野生醋栗番茄形成樱桃番茄,最终成为大果栽培番茄的两步驯化过程,并发现在这两个过程中分别有5个和13个果实重量基因受到了人类的定向选择。

   番茄在世界各地广泛的种植,由于不同的消费习惯产生了不同类型的分化。本研究运用了群体分化这一分析算法,发现了第五号染色体是决定鲜食番茄和加工番茄差异的主要基因组区域,此区域含有多个控制番茄可溶性固形物和果实硬度的QTLs,这些基因赋予了加工番茄显著的特性。通过全基因组关联分析(GWAS),发现了决定粉果果皮颜色的关键变异位点,此位点的变异导致SlMYB12基因启动子区域的缺失,进而影响该基因的表达,从而使得成熟的粉果番茄果皮中不能积累类黄酮。

   在现代的番茄育种中,野生种质资源被广泛的应用,通过比较分析,研究人员准确的界定了野生渐渗片段在栽培番茄基因组中的位置和长度。通过对297份栽培番茄基因组进行分析发现,番茄的驯化和野生资源的利用共导致了约25%200Mb)的基因组区域被固定,这严重的限制了番茄的进一步改良。因此,番茄基因组框架的重新构建将是番茄改良的新途径。

 

全文链接:


http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.3117.html

 
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