近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所數(shù)量遺傳創(chuàng)新研究組與墨西哥國(guó)際玉米小麥改良中心合作,借助高通量測(cè)序技術(shù)與全球氣象環(huán)境因子系統(tǒng)解析近千份玉米基因組,揭示玉米在進(jìn)化和傳播過(guò)程中的自然選擇與適應(yīng)的生物學(xué)過(guò)程。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《分子生態(tài)學(xué)(Molecular Ecology)》上。
早在9000年前,玉米起源于墨西哥南部,先是在美洲大陸傳播,被哥倫布帶回歐洲之后,玉米傳遍世界,成為人類(lèi)的主要糧食作物之一。在漫長(zhǎng)而艱難的傳播過(guò)程中,經(jīng)歷不同溫度、熱輻射、降雨量等氣候環(huán)境的篩選后,還能夠生存繁衍的玉米最終幸存。研究表明,全球變暖將導(dǎo)致玉米大幅減產(chǎn),2050年全球產(chǎn)量可能縮減25%,對(duì)玉米保持遺傳多樣性形成巨大壓力。開(kāi)展玉米環(huán)境適應(yīng)性研究,發(fā)現(xiàn)可應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化的玉米品種和對(duì)應(yīng)的基因組密碼,既有助于揭示其在傳播中的進(jìn)化過(guò)程,對(duì)應(yīng)對(duì)極端環(huán)境也有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
研究人員利用特征值全基因組關(guān)聯(lián)分析,對(duì)來(lái)自20個(gè)國(guó)家的1143份大芻草、熱帶玉米地方品種、熱帶玉米自交系和溫帶玉米自交系等進(jìn)行了系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)了13個(gè)受選擇的基因組區(qū)間,其中10個(gè)區(qū)間為首次發(fā)現(xiàn);結(jié)合7個(gè)氣象環(huán)境因子,環(huán)境全基因組關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明,其中2個(gè)區(qū)間與環(huán)境變化相關(guān)。研究還提出了玉米的多基因適應(yīng)模型,豐富了環(huán)境變化對(duì)玉米適應(yīng)性影響的理解,利用該模型能更好地鑒定適應(yīng)性位點(diǎn)和預(yù)測(cè)表型變異,對(duì)于解析作物適應(yīng)性的遺傳基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)廣適新品種,具有重要指導(dǎo)意義。
該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的資助。(通訊員 衛(wèi)斐)
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/mec.15169