全基因组重测序揭示了雪茄烟草种群的遗传分化

阿烟 • 2024年02月27日 07:34 • 香烟资讯

【目的】创建大规模、高质量的雪茄烟草基因组学和表型组学数据，初步探究雪茄烟草种群的遗传结构，揭示了茄芯和茄衣雪茄烟草种群之间分化的遗传机制。

【方法】2019年、2020年和2021年连续三年，在山东青岛和四川什邡种植全球18个代表性产区的185分种质资源（包括茄芯119份、茄套2份、茄衣60份和多用途4份），进行15种农艺性状测量、全基因组重测序（以2份烤烟为对照）、种群结构分析和遗传多样性分析。

【结果】表明，雪茄烟草种质的农艺特性呈正态分布，具有较大的分散性和变异性，茄衣和茄芯之间的表型存在显著差异，根据15个农艺性状，将185个雪茄烟草种质资源分为5个类群，全基因组重测序总共获得了 2119,142 个 SNP，种群结构分析将185份种质资源分为8组，8个亚组相互具有连续性和渗透性，不同地区的品种相互渗透；茄衣种群是独立于茄芯种群的驯化，茄衣和茄芯之间的遗传分化小于粳稻和籼稻，茄衣种群受人工育种的影响更大，潜在的选择性扫描基因参与了15个重要的生物过程或途径，这些基因在与单羧酸代谢、吲哚丁酸代谢、RNA加工、酰胺代谢的正调控、细胞对DNA损伤刺激的反应、小蛋白结合的蛋白修饰、次生代谢物生物合成、芳香化合物生物合成、RNA 5'-端、热适应、细胞对无机物质的反应、产量、质量、生态适应性和抗病性发育增长相关的生物过程中显著富集。

【结论】雪茄烟草种群具有复杂的层次结构。雪茄烟草种群通过表型可分为6个亚组，通过基因型可分为8个亚组。值得注意的是，在现代育种的影响下，雪茄茄芯种群与茄衣种群的表型存在显著差异，遗传分化开始发生，分化系数为0.16。通过选择淘汰分析，鉴定出一系列驯化选择基因，涉及雪茄烟草的产量、生态适应性、植株形态、烟叶品质和抗病性。该研究为现代育种过程中雪茄烟草的种群分化和遗传分化提供了新的见解，将有助于阐明现代雪茄烟草育种过程中种群分化的分子基础，为未来雪茄烟草品种改良提供适当的杂交亲本和宝贵资源。

【基金】中国农业科学院创新工程（ASTIP-TRIC01）、山东省自然科学基金（ZR2022MC145）、中国烟草总公司四川省公司科技项目（SCYC202102、SCYC202302和SCYC202421)

【文献】Xun Jiang, Jun Wang, Yanqing Qin, et al.Whole-genome resequencing reveals genetic differentiation in cigar tobacco population[J/OL],Industrial Crops and Products:Volume 210,2024.DOI:10.1016/j.indcrop.2024.118153.

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