JIPB — 中国农业科学院畜牧所揭示了紫花苜蓿中国品种的基因组

近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所杨青川课题组在期刊《Journal of Integrative Plant Biology》上发表了题为“A global alfalfa diversity panel reveals genomic selection signatures in Chinese varieties and genomic associations with root development” 的研究论文。该研究对全球220份苜蓿核心种质进行了全基因组重测序，并对其群体结构、亲缘关系和群体分化进行了分析。该研究确定了不同地理来源的紫花苜蓿从野生驯化到栽培驯化的多重选择事件，还利用GWAS鉴定了24个重要农艺性状的165个重要位点，并提出了潜在的候选位点和基因。该研究结果为明确苜蓿的遗传结构和加速苜蓿的遗传改良以应对人口增长带来的粮食供应压力提供了丰富的基因组信息。

苜蓿(Medicago sativa L.)是一种有悠久栽培历史的多年生豆科植物，作为世界上重要的饲料作物之一，苜蓿具有消化率高和营养价值高等优点。目前，紫花苜蓿作为奶牛、肉牛和其他牲畜的主要饲料，对乳品行业的繁荣和发展起着至关重要的作用。因此，明确紫花苜蓿的育种状况和不同地理种群对种质改良的影响是目前亟待解决的问题。

本研究对220份紫花苜蓿核心种质进行全基因组重测序，并对群体遗传结构进行了研究，发现这些品种可以分为4个亚群(Q1-Q4)。其中，Q2亚群的品种主要来自中国，代表品种为中国甘肃的“陇中”。遗传结构分析发现，中国品种大部分集中在Q2亚群和Q1亚群中。通过比较不同亚群间的FST值，发现中国紫花苜蓿品种组成了一个独立的群体，这表明地理来源在群体分化中起着重要作用。进一步分析地理区域对我国紫花苜蓿品种遗传多样性的影响，鉴定出350个共同候选遗传区域和548个候选基因。

全球紫花苜蓿种群结构和中国紫花苜蓿品种的遗传结构（图片引自文献[1]）

为评价地理来源和育种状况对表型变异的影响，该研究对苜蓿的24个性状(14个重要农艺性状、7个品质性状和3个抗逆性状)进行了GWAS分析，发现165个显著关联的位点，例如：位于5号染色体20.75 Mb处的一个SNP位点与粗蛋白质含量相关。进一步分析找到受这些位点影响且与重要农艺性状显著相关候选基因，其中TollMsTIR基因的2个SNP与根鲜重显著相关。MsPGL3基因启动子区域的1个SNP和该基因第7外显子的3个SNP与根鲜重与干重的比例显著相关。

影响根鲜重和干重的候选基因分析（图片引自文献[1]）

本研究通过对大量紫花苜蓿种质资源的表型和基因型分析，获得了丰富的基因组信息，有助于了解和改进紫花苜蓿的产量、品质和环境适应性等性状，加速未来紫花苜蓿育种工作的开展。

参考文献

1. Chen Lin, He Fei, Long Ruicai et al. A global alfalfa diversity panel reveals genomic selection signatures in Chinese varieties and genomic associations with root development[J]. J Integr Plant Biol, 2021.