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华农团队让油菜基因重组变异“有谱儿”了

作者:drake | 分类:热点资讯 | 浏览:13 | 日期:2022年09月06日

长江日报大武汉客户端9月6日讯(记者周劼 通讯员蒋朝常)日前,华中农业大学油菜遗传改良团队发布了一张油菜重组变异图谱,探究了油菜两个主要遗传类群间杂交的全基因组重组特征,为“预测”不同油菜间的遗传重组提供了重要线索,对油菜群体遗传多样性、作物改良以及基因组进化研究具有重要价值。

相关的研究论文在线发表于中国主办的重要英文学术期刊《作物学报》最新一期上,第一作者为华中农业大学博士研究生王猛,通讯作者为该校油菜育种资源创新课题组邹珺教授。这也是华中农业大学油菜团队育种资源创新课题组开展油菜种内、种间杂交及种质渗透后代的基因组结构变异与遗传进化,油菜复杂性状的遗传解析和全基因组选择等研究工作中的最新成果之一。

华农团队让油菜基因重组变异“有谱儿”了

昨天,长江日报记者采访了该文第一作者王猛。据其介绍,我们目前种植范围最广泛的油菜类型为甘蓝型油菜,由白菜和甘蓝自然杂交加倍而来,是世界上主要油料作物里的年轻物种。白菜(AA,2n=20)和甘蓝(CC,2n=18)都是二倍体物种,而甘蓝型油菜(AACC,2n=38)则是异源四倍体,基因组相对复杂得多。现在的甘蓝型油菜里,欧洲冬油菜和中国半冬性油菜之间遗传距离相对较远,各自性状稳定又存在差异,将它们杂交,从培育出来的后代身上可以更容易发现不同油菜遗传类群间遗传重组的特征。

看似一张简单的图谱,其实包含着漫长的耐心等待。王猛从进入实验室开始接触这个课题方向,一直到现在,七八年才看到结果,原因就在于既要了解父母,又要看清孩子。经过十数年的努力,包括华中农大在内的中国团队和世界其他几个团队先后完成了欧洲冬油菜Tapidor的全基因组测序,中国团队(华中农业大学和浙江大学)又单独测序了中国半冬性油菜宁油7号。同时也完成了用于育成这两个亲本材料的系谱亲本的测序工作。有了这两张物理图谱以及育种系谱的信息,父母的遗传信息了若指掌;随后,又完成了杂交后代们的种植、性状考察以及基因分型等工作;最终,华中农大团队构建了它们杂交后代群体的重组变异图谱,对这个图谱进行分析,哪些地方发生了重组,哪些地方没有发生重组,一目了然。

中国半冬性油菜NY7基因组上的TN群体标记及其重组率变异分布。

有趣的结论来自于细致的比较,研究团队对全基因组的重组变异位点进行了评估,发现93%的基因组能够检测到重组交换,也就是说会受到父母的共同影响,而其余7%的基因组则相反,基本不受影响。在93%的基因组里,有121个特别容易发生重组的地方,即重组热点(70个位于A基因组),在7%的基因组里,则有16个不易发生重组的地方,即重组冷点(12个位于C基因组)。具有不同亲本背景的后代们的遗传重组的水平存在差异,具有中国半冬性油菜宁油7号背景的后代们的重组率要高于欧洲冬油菜Tapidor遗传背景的后代,这也可能受到生长环境的影响,也可能与宁油7号品种在育成过程中白菜育种渗透有关。

单个DH系及其双向回交后代的遗传结构和identity-by-descent (IBD) 分布。

重组变异图谱也会是辅助人工育种的“藏宝路线图”,知道了基因上的重组热点、冷点将有利于以分子技术做到精准育种,王猛举了一个例子,油菜基因组里的A10染色体上包含控制种子含油量的基因位点,这些位点所在区域又容易重组,那么人们就容易在这个区域完成控制种子含油量有利基因的快速累积,从而有助于高含油量油菜的育种工作。此外,这项研究中创建的后代群体也作为基因克隆的资源。这些结果以及丰富的基因组资源能够拓宽对异源多倍体重组行为的理解,对油菜的遗传改良提供参考。

【编辑:邓腊秀】

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