浙江大學等單位聯合解析菠菜馴化歷史與重要農藝性狀的遺傳基礎

2021年12月13日，浙江大學農業與生物技術學院和康奈爾大學等聯合在《Nature Communications》發表題為“Genomic analyses provide insights into spinach domestication and the genetic basis of agronomic traits”的研究論文。研究團隊通過使用PacBio、Hi-C技術以及特殊的雌雄同株可自交菠菜，最終獲得了一個高準確度的染色體水平參考基因組。重構了包括菠菜、甜菜和藜麥等重要藜科物種的祖先核型，發現菠菜在與祖先藜科物種分化后出現了大量的基因組重排，這與其基因組中富含高重復序列等特征相吻合。研究團隊收集并測序了來自世界范圍的300余份栽培和野生菠菜，構建了一個高密度的菠菜基因組變異圖譜，并利用群體基因組學深度解析了栽培和野生菠菜的遺傳多樣性和群體分化特點。同時，通過對20個重要農藝性狀的全基因組關聯分析，確定了一系列顯著相關的區域和候選基因，為培育高霜霉病抗性和低草酸菠菜的育種目標提供了便利。此外，通過比較野生和栽培菠菜的遺傳多樣性，還發現了菠菜不同于其他作物的基因組馴化特點，并鑒定到了一些和菠菜馴化性狀（如葉片表型、抽薹和開花）相關的受選區域，揭示了人工選擇在菠菜表型/基因型進化中的重要作用。這項研究不僅加深了大家對菠菜進化和馴化的認識，也為菠菜育種改良提供了寶貴的資源。