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棉花遗传改良团队构建棉花精细重组图谱,解析棉花遗传改良动力

更新时间:2019-04-20 14:04:00点击次数:398次字号:T|T

2019419日,The Plant Journal杂志在线刊发了华中农业大学棉花遗传改良团队题为“Population genomics reveals a fine-scale recombination landscape for genetic improvement of cotton”的研究论文。该研究为解析不同棉种间群体重组率提供了新的见解,加深了对群体重组的理解,为进一步探索种群内重组率变异的遗传基础,以及遗传分化、局部适应的种群之间存在的重组率变异奠定了基础。

重组是一个重要的进化动力,可以产生遗传多样性,打破连锁不平衡,产生新的等位基因组合,并影响自然选择的效率。因此,描绘植物重组率的精细变异图谱非常重要,不仅可以加深对重组遗传机制复杂性的理解,而且有助于将农艺性状关联分析研究与育种相结合,例如分子设计育种。随着高通量测序技术在基因组组装、重测序和基因分型等方面的应用,使得全面精确地描述自然群体的遗传变异成为可能。通过对群体中每个具有累积遗传重组历史的个体进行重测序来分析群体重组率,可以推断重组的精细特征。


该研究整合381份陆地棉和215份亚洲棉重测序数据研究了重组对棉花遗传改良的影响。通过构建陆地棉与亚洲棉的精细重组图谱,发现陆地棉栽培种的重组率远远高于亚洲棉地方种,陆地棉At亚基因组的群体重组率高于Dt亚基因组。通过基因组共线性分析发现在种间和亚基因组之间存在染色体结构变异,结构变异区域的重组率相对较高且变化较大。基于地理来源和育种时期分析发现各区域之间的棉花品系并未出现群体分化,重组受其影响相对较小。利用267份陆地棉材料对15个农艺性状进行关联分析,检测到163QTL,并鉴定到一个位于两个高重组区间之间且与棉花早熟相关的候选基因Ghir_COL2。通过分析重组与农艺性状QTL之间的关系,发现纤维品质性状与产量和早熟性状相比,受到了更强烈的选择,暗示了重组促进了棉花的驯化和遗传改良。


华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室博士生沈超为该论文的第一作者,林忠旭教授为该论文的通讯作者,张献龙教授也参与了这项工作。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14339