我实验室合作发表亚洲油菜系谱基因组分析论文

近日，我实验室研究团队联合华中农大等国内外科学家在《Plant Biotechnology Journal》期刊在线发表了题为“Genome-wide selection footprints and deleterious variations in young Asian allotetraploid rapeseed”的研究论文（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13115），在亚洲甘蓝型油菜（B. napus）起源及其系谱基因组水平遗传传递规律方面取得重要成果。

该研究借助高密度遗传作图和第二、三代测序及Hi-C技术，对亚洲双高（高硫甙、高芥酸）甘蓝型油菜经典品种“宁油7号”（AACC）进行了高质量的基因组组装。根据“宁油7号”（NY7）系谱，进一步对其四个亲本品种（包括从日本所引入的“胜利油菜”和二倍体白菜型油菜亲本“成都矮”等）进行了深度测序和从头组装。利用NY7系谱，并结合已发表的中欧双低品种“中双11号”和“Darmor-bzh”基因组，以及其与欧洲双低品种“Tapidor”所衍生的TN（Tapidor×NY7）DH作图群体所积累的19个环境22个性状的QTL定位结果等，开展了遗传作图群体分析、比较基因组学、系谱遗传溯源和有害突变检测等。论文解析了白菜型油菜导入对NY7基因组结构及性状改良的深刻影响，同时结合已有亚洲和欧洲油菜群体的重测序数据，揭示了亚洲甘蓝型油菜起源于欧洲，但已与欧洲油菜存在显著的基因组差异，包括大片段的染色体结构变异。亚洲甘蓝型油菜育种历程中，经历两次重要的遗传渐渗过程。本研究发现，第一次大规模遗传渐渗借由种间杂交导入两倍体白菜型油菜，显著扩大了其遗传基础，特别是减少了亚洲油菜的有害突变积累。这是第一次有关作物通过远缘杂交降低期有害突变积累的报道。作物驯化和遗传改良过程会导致作物有害突变积累增加，环境适应性下降。有趣的是，亚洲油菜育种历史上第二次遗传渐渗，即导入欧洲甘蓝型油菜“双低”性状，使亚洲油菜遗传负荷重新增加。该研究结果展示了亚洲甘蓝型油菜独特的遗传分化足迹，以及年轻的亚洲甘蓝型油菜在强烈的人工选择、育种渗透、环境适应性进化中，基因组快速分化，形成一支独特的油菜亚群。

图1 亚洲甘蓝型油菜系统发生和代表性品种“宁油7号”系谱基因组分析。上图：亚洲甘蓝型油菜双高（AS_DH）和双低（AS_DL）与欧洲油菜（EU）的系统发生树；下图：“宁油7号”（NY7）系谱四个亲本（“胜利油菜”SL-1、白菜型油菜“成都矮”CDA、“宁油1号”NY1和“川油2号”CY2）的基因组片段遗传传递。

该研究由华中农业大学油菜团队邹珺副教授、孟金陵教授等和我实验室团队合作，邹珺、毛凌峰和邱杰为共同第一作者，樊龙江教授为通讯作者，来自英国、澳大利亚等单位的合作者参与了该研究。该项目得到了国家973项目（2015CB150200）和重点研发计划（2016YFD0100305）等项目的资助。