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我院甘薯重要性狀的基因劑量調(diào)控研究在Nature Plants發(fā)表
12月12日，我院作物所甘薯研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所、康奈爾大學(xué)、中國科學(xué)院華南植物園、重慶師范大學(xué)等，通過構(gòu)建甘薯等位基因劑量變異圖譜，首次揭示了23個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀相關(guān)的劑量QTL，明確了劑量QTL對(duì)性狀變異的貢獻(xiàn)，闡明了等位基因劑量調(diào)控參與甘薯性狀改良的遺傳規(guī)律。這一成果標(biāo)志著甘薯重要性狀遺傳解析研究取得重大突破，不僅為甘薯育種提供了寶貴的遺傳資源，為甘薯及其他多倍體作物的分子設(shè)計(jì)育種提供了新的理論依據(jù)。
相關(guān)研究成果以“Refining polyploid breeding in sweetpotato through allele dosage enhancement”為題，在植物學(xué)領(lǐng)域國際著名期刊Nature Plants（中科院生物學(xué)一區(qū)TOP，IF=15.8）發(fā)表。我院作物所張湘博博士、唐朝臣博士、江炳志副研究員、張榮博士以及重慶師范大學(xué)李明副研究員為論文共同第一作者。我院作物所王章英研究員、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所付俊杰研究員、美國康奈爾大學(xué)費(fèi)章君教授和中國科學(xué)院華南植物園劉旭副研究員為論文共同通訊作者。
甘薯是世界上重要的糧食作物，其基因組由六套染色體組成，這種遺傳復(fù)雜性賦予多倍體物種更豐富的表型變異和適應(yīng)性，但也使育種選擇變得更加困難。
本研究通過對(duì)294份甘薯核心種質(zhì)進(jìn)行深度測(cè)序，構(gòu)建了等位基因劑量變異圖譜。該圖譜定量了等位變異在六套染色體上的拷貝數(shù)，結(jié)合23個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀，闡明了等位基因劑量對(duì)性狀表型調(diào)控具有顯著影響。同時(shí)，該研究回顧了甘薯育種史，發(fā)現(xiàn)育種家對(duì)劑量QTL無意識(shí)地選擇，促使現(xiàn)代育成種從單位點(diǎn)-多位點(diǎn)共同劑量累積了更多的優(yōu)勢(shì)等位變異。為了驗(yàn)證以上發(fā)現(xiàn)，本研究對(duì)關(guān)鍵候選基因IbEXPA4進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了基因上游等位變異劑量抑制IbEXPA4基因表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)薯塊膨大，闡明了等位變異、基因表達(dá)、表型調(diào)控三者之間的劑量調(diào)控關(guān)系。
研究首次從等位基因劑量角度去探究多倍體甘薯的基因組育種規(guī)律，為甘薯分子設(shè)計(jì)育種提供重要的理論指導(dǎo)，也為全球多倍體作物的遺傳改良提供了新的視角。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、廣東省科學(xué)技術(shù)廳、廣東省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳以及廣東省農(nóng)科院等各級(jí)項(xiàng)目資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-024-01873-y
劑量QTL位點(diǎn)
多倍體研究加速探究變異豐富的多樣薯塊奧秘
