基因分型測序為西蘭花種質資源保護和育種提供新見解

10月25日，《Horticulture Research》在線發表了康奈爾大學Zachary Stansell和Thomas Bj?rkman 題為“From landrace to modern hybrid broccoli: the genomic and morphological domestication syndrome within a diverseB.oleraceacollection”的研究論文。

為探究20世紀西蘭花形態發生巨大變化的基因組基礎，該研究評估了109種西蘭花或24種西蘭花/花椰菜中間型的園藝性狀，并利用基因分型測序技術分析了4個亞群的全部種質資源，包括Calabrese hybrids（N=53）、Calabrese landraces（N=28）、Sprouting broccoli（N=18）和Violet cauliflower（N=10）。經過濾后獲得31 811個高質量的SNP供后續分析，其中，7 372 （23.2%）個多態性標記在4個亞種群中均有分布，點缺失（site missingness）和雜合性（heterozygosity）分別占3.1% 和 15.9%，次等位基因頻率（minor allele frequency）是12.8%，每條染色體的SNP總量分布少至2 867（chr8）個，多達4 662（chr3）個，相應SNP的密度范圍從54.3（chr4）到 66.2（chr9），分子標記的密度、均勻度和效率均滿足后續試驗分析。

通過基因型、多態性和表型分析，該研究支持了幾個關鍵的發現：與自由傳粉的地方品種相比，現代F1雜交西蘭花經歷了強烈的選擇壓力并減少了多樣性。從形態上看，現代雜交西蘭花與原始本地種不同的地方主要是成熟速度加快，頂端分生組織的抑制更明顯，收獲指數更高，花冠品質性狀更優。雖然改良雜交西蘭花種質的總體園藝品質和收獲指數逐年增加，但與更大的種質池相比，這種改善伴隨著等位基因多樣性的顯著減少而減少。幾種不同的原始本地種是現代雜交西蘭花種質來源的基礎。雖然有許多選擇的信號，但在西蘭花雜交品種的幾個關鍵基因組區域，多樣性減少和選擇性清除尤其明顯，而這些區域是發展候選品種的關鍵區域。在這些現代雜交品種中，研究者確定了13個減少多樣性基因組區，53個選擇性清除區和30組（＞1 Mbp）純合區。西蘭花原始種的等位基因多樣性是西蘭花雜交種的4.8倍，而這種多樣性的保留將有利于未來西蘭花和花椰菜的品質改良，為后續的改良工作提供了寶貴的資源。