NC | 欧洲地区菜豆的驯化史被揭示

菜豆(Phaseolus vulgaris L.)自1492年开始在欧洲种植,期间种植面积不断扩大,适应性不断增强,其基因组驯化历程值得被关注。近日,来自意大利马尔凯理工大学的研究人员联合10余家科研单位,解析了菜豆在欧洲的驯化历程。

研究人员收集了218份菜豆种质资源(114份欧洲本土品种,104份美洲原种),对其中的199份材料进行了长达7年的表型考察和遗传分析。通过核基因组变异及叶绿体基因组变异特征,研究人员发现114份欧洲本土品种存在中美洲(MES,43份)和南美洲安第斯山脉(AND,71份)两个遗传起源地,并且在上述遗传起源地中,菜豆还经历了独立驯化(图2中A1,A3及M2)。以上的驯化事件改变了野生种的基因组信息,提高了野生种适应美洲当地不同光周期和复杂温度变化的能力。

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图1:基于核基因组变异及叶绿体基因组变异的菜豆群体遗传划分

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图2:欧洲本土菜豆品种存在两个遗传起源地

1529年,著名探险家弗朗西斯·皮萨罗Francisco Pizarro探索了秘鲁北部山脉后回到了欧洲。研究人员认为,有可能是皮萨罗带回了有驯化片段的菜豆种质,并在欧洲栽培种中渐渗最终形成AND种质库(来自图2中A1和A2的44个驯化信号)。这些驯化片段中的基因涉及到了光周期响应途径,春化途径,自主开花途径以及赤霉素响应途径(图3)。为验证上述猜测,研究人员进行了全基因组关联分析,克隆了与花期显著关联的Phvul.001G221100基因,该基因也是调控菜豆花期的明星基因之一(图4)。同时,研究人员通过代谢组分析(图5),认为来自MES的种质渐渗片段能响应营养缺乏胁迫,使得欧洲菜豆可以在贫瘠土壤中种质,尤其对于缺氮缺钾的土地而言。

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图3:驯化事件涉及的基因及生物学途径

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图4:菜豆花期表型的全基因组关联分析

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图5:代谢组分析也可区分种质来源

以上工作鉴定了菜豆种质中的驯化事件,克隆了参与重要农艺性状调控的关键基因,揭示了不同地域种质对扩大菜豆在欧洲种植面积的重要作用。

文章来源:植物生物技术Pbj

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