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。

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

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。

图3：驯化事件涉及的基因及生物学途径

图4：菜豆花期表型的全基因组关联分析

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