429 份鹰嘴豆材料重测序：揭示基因组多样性与驯化历史

鹰嘴豆（Cicer arietinum）是一种极具营养和农业价值的主粮豆类作物。了解其遗传多样性对于作物改良至关重要，尤其是在应对气候挑战的背景下。在发表于《自然·遗传学》（Nature Genetics）的最新研究中，我们对来自 45 个国家的 429 份鹰嘴豆材料进行了全基因组重测序，揭示了关于驯化、群体结构以及农艺性状关联的宝贵见解。

主要发现

• 全基因组变异与遗传多样性： 通过重测序，我们在 429 份鹰嘴豆品系中鉴定出 497 万个 SNPs、59.61 万个小片段插入/缺失（indels）以及其他结构变异。数据表明，野生鹰嘴豆物种的遗传多样性显著高于栽培品种，育种过程导致了基因库的缩小。

• 驯化与选择事件：
  • 我们的研究结果表明，鹰嘴豆起源于东地中海地区，随后迁移路线延伸至南亚、中亚和埃塞俄比亚。
  • 在驯化过程中检测到了强烈的瓶颈效应，从野生基因型到地方品种损失了 80% 的遗传多样性。
  • 我们鉴定了 122 个基因组区域和 204 个受选择基因，其中许多与抗逆性、开花时间和种子发育相关，这些性状深受人工选育的影响。
• 农艺性状的全基因组关联分析（GWAS）：
  • GWAS 锁定了 262 个与抗旱和耐热相关的分子标记及候选基因，这对于培育具气候韧性的鹰嘴豆品种至关重要。
  • 发现了与早花、根系架构和逆境适应相关的特异基因，为分子标记辅助育种策略提供了靶点。

研究感悟

这项研究是我们与 Rajeev Varshney 团队在鹰嘴豆基因组研究领域的又一重大合作成果，此前我们已共同发布了其参考基因组。自最初的基因组测序以来，我们一直积极开展重测序研究，以扩展对鹰嘴豆遗传多样性、适应机制和育种潜力的理解。

我们的发现为育种者提供了核心基因组资源，有助于加速开发在不同农艺气候区域下抗逆性更强、产量更高的鹰嘴豆品种。性别相关基因组区域和逆境适应基因的发现，进一步突显了群体基因组学对应用育种的重要性。虽然我们目前的工作正深入探讨性别决定机制，但这项研究已在强化鹰嘴豆遗传基础以实现未来农业可持续性方面迈出了重要一步。

研究全文可通过 Nature Genetics 在线访问。