植物遗传资源被认为是未来遗传进展的基本原料。地方品种具有很大的遗传多样性，但在现代育种中并未得到充分应用。在现代植物育种计划中，地方品种的适用范围非常有限，因为它们的遗传异质性较差，与优质品种相比，通常表现出较差的农艺性能。为了扩大现代品种的遗传多样性，利用DNA池化技术确定有潜力的地方品种和基因组区域。
2023年2月5号，国际植物学知名杂志Plant Biotechnology Journal在线发表了来自法国巴黎萨克雷大学Stéphane D.Nicolas1教授团队题为“Genotyping of DNA pools identifies untapped landraces and genomic regions to develop next generation varieties”的文章，该文章利用SNP阵列对代表2340个个体的156个美国和欧洲玉米地方品种的DNA池进行基因分型，并与20世纪以327个自交系为代表的优良品种进行比较，有希望为地方品种的鉴定与育种提供一条新途径。
首先，作者对玉米地方品种的遗传多样性进行研究。研究发现在由2340个个体代表的地方品种组中，23412个SNP仅有25个是单态的。SNP次要等位基因频率（MAF）的分布显示，与其他频率类别相比，稀有等位基因（MAF<0.05）不足。这表明当定义50K Illumina阵列时，对具有中间等位基因频率的SNP的选择存在确定偏差。为了比较不同地区群体的遗传多样性，作者将156个地方品种分为5个地理群：欧洲（EUR）、北美（NAM）、中美洲和墨西哥（CAM）、加勒比（CAR）和南美洲（SAM）。CAR（HtSNP=0.301）和CAM（HtSNP=0.328）的群体内多样性（Ht）分别为最低和最高，EUR、CAR和NAM的罕见等位基因多于SAM和CAM。利用SNPs估计的地方品种间遗传分化（GstSNP）平均为0.432，高于SSRs(GstSSR=0.369）。无论标记类型如何，地理群体间的遗传分化均较低（GstSNP=0.04和GstSSR=0.07）。
然后作者研究了玉米地方品种与群体结构的关系。主坐标分析（PcoA）和基于MRD的Ward层次聚类都显示地方品种大多根据其地理临近性聚类。第一个轴（PC1，总变异的18.4%）区分温带地方品种（来自北欧和北美）与热带和亚热带品种（来自加勒比海、南美洲和中美洲），第二个轴（PC2，总变异的5%）区分北美、中美洲和墨西哥群体与意大利、西班牙和法国群体。Ward层次聚类显示在最高水平，83个欧洲地方品种有62个聚在一起，83个美国地方品种有70个聚在一起（图一）。使用ADMIXTURE程序对156个地方品种的遗传结构进行分析，结果表明遗传群的最佳数量为K=2、K=3和K=7。地方品种在不同遗传群中的分布与地理起源一致，沿经度和纬度有明显的趋势（图二）。
图一：利用改良Roger距离（MRD）分析156个玉米地方品种的亲缘关系
图二：美国（A）和欧洲（B）玉米地方品种的空间遗传结构
接下来，作者利用滑动窗口的方法在整个地方品种群体中确定了14个区域，这些区域的窗口包含至少两个遗传多样性极低的SNPs。CAR、EUR、CAM、SAM和NAM的基因组区域在地理群体内表现出低多样性。这些区域大多位于着丝粒附近，但在地理群体之间存在差异。联合考虑所有地理群体的离群值Gst分析确定了26个高分化区域和8个低分化区域，BAYESCAN鉴定了377个在趋异选择下的基因座。在具有至少两个SNPs的地方品种之间的11个最高分化的基因组区域中，通过Gst离群值和BAYESCAN分析，在5个地理群之间检测到5个区域。这些区域显示了不同地理群体间的对比等位基因梯度（图三）。
图三：玉米基因组遗传多样性和分化的变异
最后，作者对地方品种与自交系的全基因组多样性进行比较。结果表明CK品种比地方品种含有更多的单态SNPs，但仍捕获了99%的等位基因。与自交系相比，地方品种的一些区域的多样性更大。特别是3号和7号染色体着丝粒周围区域，而1号、3号、4号、5号和6号染色体的着丝粒区域则相反。利用离群Gst方法对地方品种和自交系进行比较，发现128个高度分化的基因组区和32个相似度过高的基因组区。高分化区域主要分布在3、4、8、9和10号染色体上。通过BAYESCAN对地方品种和自交系进行分析，发现了61个位点，在漂移模型下分化程度明显高于预期（图三）。
SNPs估计地方品种与CK品系间的平均MRD为0.499（±0.034），高于地方品种间的0.379（±0.059），低于品系间的0.590（加减0.024）。一个特定的地方品种与CK系之间的MRD遗传距离分布（MRDLI）显示为一系列箱线图，该箱线图按照地方品种预期杂合度（Hs）的上升顺序排列。遗传多样性较低的地方品种MRDLI的中位数普遍较高，MRDLI的范围更广。该结果表明MRDLI的中位数与地方品种内遗传多样性Hs呈显著负相关并呈现线性关系。以地方品种的平均贡献率和内部遗传多样性“归一化”的MRDLI距离为标准，探讨是否可用于确定未开发的遗传多样性来源，从而丰富CK品系的等位基因多样性。结果表明来自地方品种的贡献率低的株系的平均单倍型数量显著高于贡献率高的株系，与CK品系不接近的地方品种比某些更接近的地方品种也更高（图四）。
图四：地方品种对CK系遗传多样性的贡献
综上所述，该方法为鉴定有前途的地方品种进行预育种开辟了一条新的道路。
