小麦是世界上种植最广泛的作物,在美洲,欧洲,亚洲,澳大利亚和非洲的年产量超过6亿吨。提供20%人类所需蛋白质和卡路里,40%必需微量元素。世界上95%的种植小麦为六倍体,可用于制作面包;其余5%包括四倍体硬质小麦及其他经济重要性较小的小麦。经过10000年的驯化,小麦的产量及生长适应性得到大幅提高,但也导致了精英基因库中遗传多样性减少,限制了在如今气候变化多端环境下新的小麦变异产生。小麦种质资源库中的560000份种质包括农作物野生近缘中(CWR)及地方品种(即现代栽培种),这些种质具有未开发的遗传多样性,已进化出可以适应不同环境的机制,但由于对小麦适应性机制了解的缺乏限制了在育种工作中使用。近日,国际玉米和小麦改良中心在Nature Communication杂志上在线发表了题为“Diversity analysis of 80,000 wheat accessions reveals consequences and opportunities of selection footprints”的研究论文。文章通过大规模基因分型和多样性分析研究,揭示了具有未开发多样性和遗传足迹的地方品种,并鉴定保留当前育种计划中缺失的等位基因多样性的种质,为将来的小麦品种的开发提供了沃土。本文使用了国际玉米和小麦改良中心收集的来自109个国家近8万份小麦品种,包括(1):3903CWR;(2)18,946驯化的四倍体种(AABB);(3)56,342驯化的六倍体种(AABBDD)。通过使用高质量的SNPS及SilicoDArT 标记分析显示六倍体和四倍体之间具有50%的共有标记比例,56342份六倍体种质涵盖了8个驯化类群,多维标度(MDS)图说明六倍体小麦内的不同生物学分组,表明现代育种尚未对地方品种的大部分遗传多样性进行收集。混合分析显示,由于地域限制及种间杂交,六倍体多样性明显分为8类。
将18946份四倍体种质分为4类,分析显示精英系几乎分布在各个地方品种的整个遗传多样性空间中,聚类分析显示出埃塞俄比亚地方物种多样性的相对独特性,该地区被认为是小麦多样性中心。
本文通过对簇分裂分析确定了已知与关键农艺性状相关的基因组区域,发现了许多可以帮助解释现代小麦育种的近期历史并为将来的育种提供目标等位基因的区域。
总之,本文通过大规模的基因分型和多样性分析研究了56,342驯化的六倍体,18,946驯化的四倍体和3,903作物野生近缘种。使用DArTseq TM技术,鉴定了300,000多个高质量SNP和SilicoDArT标记,并将它们与三个参考图谱对齐:IWGSC RefSeq v1.0基因组装配,硬质小麦基因组装配,和DArT遗传图谱。平均而言,有72%的标记独特地放置在这些图上,而50%的标记与基因相关。分析揭示了具有未开发多样性和遗传足迹的地方品种,这些地方由选择的地区定义。通过探索特定的基因或染色体区域,并鉴定保留当前育种计划中缺失的等位基因多样性的种质,为将来的小麦品种的开发提供了沃土。
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18404-w
小麦族多组学网站:http://202.194.139.32