中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)牽頭,聯(lián)合國(guó)內(nèi)外10余家科研機(jī)構(gòu),對(duì)來自14個(gè)國(guó)家的510份苦蕎核心資源進(jìn)行全基因組重測(cè)序,構(gòu)建了苦蕎基因組變異圖譜,揭示了苦蕎的起源和傳播馴化路徑,明確了我國(guó)西南地區(qū)作為全世界苦蕎多樣性中心和栽培苦蕎起源馴化中心的獨(dú)特地位,為研究苦蕎馴化和性狀改良奠定了重要理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果北京時(shí)間12日9時(shí)以長(zhǎng)文形式發(fā)表于國(guó)際著名期刊《基因組生物學(xué)(Genome Biology)》。
團(tuán)隊(duì)成員、中國(guó)農(nóng)科院作科所研究員周美亮介紹,蕎麥屬于蓼科蕎麥屬,分苦蕎、甜蕎兩個(gè)廣泛栽培種,其生長(zhǎng)快速、生育期短、適應(yīng)性強(qiáng),能耐瘠薄土地,在全世界,尤其是東亞及東歐地區(qū)廣泛種植。在我國(guó),蕎麥栽培面積近100萬公頃,年產(chǎn)量超過120萬噸,均僅次于俄羅斯而位居世界第二。苦蕎富含眾多生物活性物質(zhì),可與其他主要糧食作物形成很強(qiáng)的互補(bǔ),是重要的藥食同源和健康養(yǎng)生作物。然而,目前關(guān)于苦蕎的遺傳基礎(chǔ)和馴化過程并不清楚,重要性狀和品質(zhì)形成機(jī)理缺乏研究,嚴(yán)重制約其性狀改良和遺傳育種。
團(tuán)隊(duì)從我國(guó)西南地區(qū)搜集野生和農(nóng)家蕎麥資源上千份,結(jié)合來自其他十余國(guó)苦蕎品種,構(gòu)建了涵蓋野生種、農(nóng)家種不同層次的510份苦蕎核心種質(zhì)資源;經(jīng)基因組測(cè)序,從中挖掘到超過109萬個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNP),全面系統(tǒng)構(gòu)建了苦蕎基因組變異圖譜。通過生物學(xué)分析,將510個(gè)種質(zhì)分為一個(gè)野生群體和兩個(gè)栽培群體,從分子水平證明了苦蕎起源于泛喜馬拉雅地區(qū),然后傳播到中國(guó)的南方和北方,形成中國(guó)南北栽培苦蕎的兩個(gè)獨(dú)立分支,再由中國(guó)北方傳播到韓國(guó)、中亞、俄羅斯、歐洲以及北美地區(qū),由此明確了我國(guó)西南地區(qū)作為全世界苦蕎多樣性中心和栽培苦蕎起源馴化中心的獨(dú)特地位。
該研究還在兩個(gè)苦蕎栽培群體中分別鑒定到與株高、千粒重、果皮顏色、黃酮類物質(zhì)含量等農(nóng)藝和品質(zhì)性狀相關(guān)的獨(dú)立馴化區(qū)間及重要遺傳位點(diǎn);同時(shí)還對(duì)利用GWAS分析挖掘到的蘆丁等重要活性物質(zhì)的關(guān)鍵調(diào)控基因進(jìn)行了功能解析。這些關(guān)鍵位點(diǎn)和基因的發(fā)現(xiàn),將極大推動(dòng)蕎麥的品質(zhì)改良,加快蕎麥的遺傳育種進(jìn)程。