Nature Commun. | 405份蓖麻材料重测序，农业基因组所揭示蓖麻重要农业性状基因

目前Next Generation Sequencing 成本降低，基于基因组重测序的分析方法逐渐完善，现已有多种作物进行了基于全基因组重测序进行驯化位点，农业性状关联基因组位点的研究。如棉花基因组重测序的两篇文章中（Lei Fang et. al, 2017；Zhiying Ma et. al, 2018）发现了了野生棉花品种到驯化品种中产量性状相关的位点和驯化品种到栽培种过程中受到选择的质量（纤维长度）相关的变异位点。蓖麻是一年或多年生大戟科双子叶植物，雌雄同株，可以自花或者异花授粉，蓖麻籽含油量可达40%-50%，蓖麻油因其特殊的理化性质是重要的工业用油，经过裂解、氧化、硫化等处理后，可以用于医药分散剂，油漆涂料，工业航空润滑油、化妆品等。目前工业缺口巨大。

 

近日，Nature Communications在线发表了中国农业科学院农业基因组研究所崔鹏研究员与合作者完成的题为Sequencing of Chinese castor lines reveals genetic signatures of selection and yield-associated loci 的研究论文。该研究通过对405份蓖麻材料重测序揭示了农业性状相关的候选基因以及蓖麻驯化和地理分化过程中的一些选择位点。

 

研究中利用变异数据进行全基因组关联分析（GWAS），发现了九个重要农艺性状的候选基组区域或基因；群体遗传研究，发现国内的蓖麻品种分布具有区域性特点，例如从中国南部到北部，蓖麻果穗从容易裂开到不容易裂开、穗高降低等显著趋势。利用这个特点该研究找到了基因组区域上与蓖麻分布相关的受选择区域，将这些受选择区域与GWAS结果相结合，就找到了受选择性状的具体在基因组上的受选择位点。例如: 果穗开裂这一性状，在自然界中，纯野生状态下，果穗在一定时期开裂，种子跳出，是有利于繁殖的性状，大豆，拟南芥，都有关于这一性状的深入研究。但是这种性状对较大规模种植，甚至是初步的人工种植的收获过程，都是不利的。研究中发现裂果相关基因在蓖麻分布中被选择，这也暗示了北方蓖麻收到了更大的选择压力。

Candidate genes associated with capsule dehiscence and endocarp thickness based on genome-wide association study analysis.

全基因组重测序、变异检测、群体分析、重要农艺性状的全基因组关联分析等手段可以为蓖麻育种提供多方面资源。一是蓖麻育种停留在较传统阶段，性状的改良大多数通过选择、杂交等传统手段。更精确的了解各个产量性状相关的分子机理，从而为精确改良蓖麻性状提供基础信息平台。二是蓖麻在国内品种改良过程中人工选择对于性状和基因的影响，传统育种方法例如选择育种法，利用优良性状作为依据进行品种选取推广种植，可能会造成或者已经造成蓖麻种群基因多样性的下降，这种多样性的下降，一方面使得进一步提高优良性状的可利用变异规模缩减，造成性状改良瓶颈；另一方面，蓖麻群体在应对突发环境变化事件的能力上会有所减弱。本研究进行了广泛的收集蓖麻品种，提供广泛多样的变异数据，为应对育种瓶颈与提高应激能力提供基础。