重测序是生命科学领域常见又基础的研究手段，运用好了也能够讲出精彩的故事。小编给大家带来一篇“Resequencing of 429 chickpea accessions from 45 countries providesinsights into genome diversity, domestication and agronomic traits”就是依靠重测序和GWAS研究发表在《Nature Genetics》的文章。该研究对来自45个国家的429个鹰嘴豆样本进行重测序，鉴定了该物种耐旱和耐热的功能基因，为培育高产与抗逆的鹰嘴豆提供了宝贵的遗传资源。
本研究对来自6种不同气候地区（印度的Patancheru、Kanpur、Bangalore，肯尼亚的Nairobi、Nakuru以及埃塞俄比亚的Debre Zeit）、不同时间点采集的样本、拥有不同经济性状（耐旱、耐热、产量）、属于不同生物学地位（野生型、地方品种、优良品系、培育品种）的429个鹰嘴豆样本进行重测序，平均每个样本测序深度为10×，共产出2.57 Tbp数据，与参考基因组比对平均比对率达到95.33%，鉴定了大量的全基因范围的变异，并做性状关联分析。
fig.1 样本信息
研究人员检测了4,972,803个SNPs、596,100个InDels、4,931个CNVs以及60,742个PAVs，这些变异中85%位于基因间区，4%位于编码区；同时发现大多数编码区的CNVs和PAVs相关功能与转录因子活性和DNA结合活性相关；计算鹰嘴豆非同义突变与同义突变的率均值为1.2，接近高粱（1.0）、木豆（1.18）、大米（1.29）等。
fig.2 全基因组遗传变异
研究人员用4.97M个SNPs构建了鹰嘴豆群体的进化树，形成了4个亚群（Clusters I~IV），Cluster II中绝大多数为地方品种，预示着地方品种资源对于鹰嘴豆的品种培育十分重要，在育种品系和优良品种的培育过程中引入了较多的地方品种资源；同时发现不同地理分布的鹰嘴豆没有明显分群——这表明了在鹰嘴豆种质资源的培育历史中，主要依靠广泛使用不同的品种来构建育种谱系；而不是过去所认为的不同生态的气候环境的影响。
在多样性的研究上，通过LD的衰减研究位点间由连锁不平衡到连锁平衡的演变过程，发现不同鹰嘴豆品种的LD衰减呈现出规律的变化：地方品种180kb，优良品系190kb，而培育品系为320kb——证实了鹰嘴豆在品种培育过程中，连锁距离逐渐增大。
从野生型到地方品种的鹰嘴豆的SNP密度逐渐降低，表明鹰嘴豆遗传多样性从野生种到地方种再到育种品系呈现逐级丢失的趋势，且鹰嘴豆物种的整体多样性低于苜蓿、大豆等。有近80%的遗传多样性丢失发生在鹰嘴豆的驯化过程中，这些多样性丢失与种群规模的扩大和纯化选择一致，也表明鹰嘴豆的品种培育受到了较强的选择。
分析发现基因组上受选择的候选区间122个，包含受选择的基因204个，注释发现受选择的基因主要和胁迫应答、DNA 修复、蛋白酶激活、种子发育发芽、花发育等生理过程相关。
fig.3 群体结构和遗传多样性研究
为了获得更加准确的GWAS研究结果，对研究样本的表型信息和变异位点做了过滤，筛选了272份鹰嘴豆样本3.65M个SNPs，分别用CMLM、FarmCPU和 EMMAX方法对来自多年多点（6个季节及6个地点）的样本、20个与抗旱耐热相关性状进行全基因组关联分析。研究比较了这三种GWAS分析方法：EMMAX得到了938个相关位点，但其中有683个位点都是与单株产量相关，评估认为该方法结论不可靠；而FarmCPU需要连锁位点作为协变量，得到的候选位点没有注释到关键的功能；最终CMLM方法定位得到与耐热耐旱性状相关的262个标记，其中47个功能基因解释了超过10%的表型变异，并发现地方种ICC14778具有稳定的耐热、抗旱性状，能够用于培育抗性品种。这个结果也表明，多年、多点的GWAS分析方法对于检测目标性状的遗传标记十分高效。
fig.4 全基因组关联分析
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参考文献：
1.RK Varshney et al . Resequencing of 429 chickpea accessions from 45 countries provides insights into genome diversity, domestication and agronomic traits. Nature genetics, (2019)
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