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中国西南地区为全世界苦荞起源驯化中心

2021年01月15日08:35 来源:科技日报

中国农业科学院作物科学研究所(以下简称中国农科院作科所)特色农作物优异种质资源发掘与利用创新团队牵头,联合国内外10余家科研机构,对来自14个国家的510份苦荞核心资源进行全基因组重测序,构建了苦荞基因组变异图谱,揭示了苦荞的起源和传播驯化路径,明确了我国西南地区作为全世界苦荞多样性中心和栽培苦荞起源驯化中心的独特地位,为研究苦荞驯化和性状改良奠定了重要理论基础。相关研究成果与1月12日以长文形式发表于国际著名期刊《基因组生物学(Genome Biology)》。

团队成员、中国农科院作科所研究员周美亮介绍,荞麦分苦荞、甜荞两个广泛栽培种,其中苦荞富含芦丁、槲皮素、大黄素、荞麦糖醇等众多生物活性物质,有较高的可溶性膳食纤维、维生素和矿物质元素含量,可与其他主要粮食作物形成很强的互补,是重要的药食同源和健康养生作物。苦荞起源于我国、广泛栽培于北半球,它生长快速、生育期短,适应性强,能耐瘠薄土地,在全世界,尤其是东亚及东欧地区广泛种植。在我国,荞麦栽培面积近100万公顷,年产量超过120万吨,均仅次于俄罗斯,位居世界第二。

然而,目前关于苦荞的遗传基础和驯化过程并不清楚,重要性状和品质形成机理缺乏研究,严重制约其性状改良和遗传育种。

团队从我国西南地区搜集野生和农家荞麦资源上千份,结合来自其他十余国苦荞品种,构建了涵盖野生种、农家种不同层次的510份苦荞核心种质资源;经基因组测序,从中挖掘到超过109万个单核苷酸多态性(SNP),全面系统构建了苦荞基因组变异图谱。通过生物学分析,将510个种质分为一个野生群体和两个栽培群体,从分子水平证明了苦荞起源于泛喜马拉雅地区,然后传播到中国的南方和北方,形成中国南北栽培苦荞的两个独立分支,再由中国北方传播到韩国、中亚、俄罗斯、欧洲以及北美地区,由此明确了我国西南地区作为全世界苦荞多样性中心和栽培苦荞起源驯化中心的独特地位。

该研究还在两个苦荞栽培群体中分别鉴定到与株高、千粒重、果皮颜色、黄酮类物质含量等农艺和品质性状相关的独立驯化区间及重要遗传位点;同时还对利用GWAS分析挖掘到的芦丁等重要活性物质的关键调控基因进行了功能解析。这些关键位点和基因的发现,将极大推动荞麦的品质改良,加快荞麦的遗传育种进程。(记者瞿剑)

(责编:许心怡、李轶群)


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