廣告
甘薯的四倍體祖先種（左）、二倍體祖先種（中）和甘薯（右）植株。
·該研究鑒定出甘薯的祖先種，挖掘到參與甘薯馴化過程的基因，隨后，有望通過雜交、基因編輯等方式，對(duì)甘薯進(jìn)行改良。
人類吃了快一萬年的天然轉(zhuǎn)基因作物紅薯，又名甘薯，是重要的糧食作物，但它的起源始終是個(gè)謎，馴化過程也不清楚。
這導(dǎo)致甘薯遺傳學(xué)、基因組學(xué)及育種等領(lǐng)域面臨困難，制約著甘薯品種的改良和近緣野生種的利用。
近日，來自中國、比利時(shí)和德國的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊《分子植物》（Molecular Plant）的發(fā)表研究論文，鑒定了甘薯的二倍體和四倍體祖先種，研究表明甘薯由兩個(gè)祖先種正反交，并經(jīng)歷基因組加倍而來。在甘薯形成后，大約50%的區(qū)域發(fā)生了亞基因組間的基因交換。
該論文的標(biāo)題是《基于單倍型的系統(tǒng)發(fā)育分析和群體基因組學(xué)揭示甘薯的起源和馴化》（Haplotype-based phylogenetic analysis and population genomics uncover the origin and domestication of sweetpotato）。
揭秘從祖先種形成甘薯的過程，有望加速甘薯的育種和改良
近緣野生種具有較高的遺傳多樣性和抗性優(yōu)勢，是作物改良的重要資源庫，可以通過雜交或基因編輯等手段，將祖先種的優(yōu)異性狀基因?qū)胱魑镏?。此前，科學(xué)家經(jīng)過數(shù)十年的努力，希望通過近緣野生種雜交的方式培育出人工雜交六倍體甘薯，但尚未取得理想的進(jìn)展。其中最大的限制是，甘薯的祖先種和起源方式尚不明確，因此無法人工模擬甘薯的形成。
前述最新發(fā)表的研究論文稱，甘薯的二倍體祖先種可能是二倍體赤道番薯，其四倍體祖先種是四倍體甘薯。
通過比較甘薯和兩個(gè)祖先種群體間的遺傳多樣性，研究人員發(fā)現(xiàn)，許多重要功能基因受到自然選擇和人工馴化選擇，這些功能基因包括塊根形成、基因組穩(wěn)定性維持、生物學(xué)抗性、糖運(yùn)輸、鉀吸收。
上海辰山植物園顏夢曉副研究員和重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李明副研究員是該論文的共同第一作者。
顏夢曉告訴澎湃科技，研究人員對(duì)甘薯祖先種的鑒定和馴化機(jī)制的解析，有助于科學(xué)家理解祖先種形成甘薯的機(jī)制，使得我們有機(jī)會(huì)在實(shí)驗(yàn)室里重演這一過程，可以加速甘薯的育種和改良。
顏夢曉進(jìn)一步解釋說，首先，這一研究成果根據(jù)多重遺傳學(xué)證據(jù)，鑒定了甘薯的二倍體、四倍體祖先，確定了甘薯的形成方式，這為人工雜交產(chǎn)生新的甘薯奠定了重要的理論基礎(chǔ)。其次，該研究發(fā)現(xiàn)了參與甘薯馴化過程的諸多基因，可以通過雜交、基因編輯等方式，利用這些基因資源進(jìn)一步改良甘薯和其他塊根類作物。
天然轉(zhuǎn)基因片段幫助找到甘薯的祖先種
對(duì)于該研究的創(chuàng)新性，顏夢曉表示，甘薯是天然轉(zhuǎn)基因作物，其基因組內(nèi)含有來自農(nóng)桿菌的T-DNA序列。該研究巧妙地運(yùn)用這些T-DNA序列作為分子標(biāo)記，快速、準(zhǔn)確地鑒定出了甘薯祖先種。其次，由于甘薯與其祖先種的關(guān)系非常緊密，常規(guī)的方法難以準(zhǔn)確解析，該研究提出了利用多倍體同源單倍型開展系統(tǒng)發(fā)育分析的新方法。該方法還有望應(yīng)用于其他多倍體物種間親緣關(guān)系解析，輔助其他多倍體作物起源解析研究。
此外，研究人員突破傳統(tǒng)甘薯起源理論的思維限制，綜合多重遺傳學(xué)證據(jù)，提出了新的起源假說，合理解釋了甘薯亞基因組和母系起源。
據(jù)澎湃新聞此前報(bào)道，2017年8月，上海辰山植物園（中國科學(xué)院上海辰山植物科學(xué)研究中心）等機(jī)構(gòu)科學(xué)家聯(lián)合發(fā)表論文率先解析甘薯基因組，相關(guān)論文在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·植物》（Nature Plants）。最新發(fā)表的研究論文是此前研究的進(jìn)一步深化。
最新發(fā)表的研究論文：
https://www.cell.com/molecular-plant/pdf/S1674-2052(23)00413-6.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1674205223004136%3Fshowall%3Dtrue
2017年發(fā)表的相關(guān)研究論文：
https://www.nature.com/articles/s41477-017-0002-z
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-8-955-0.html給紅薯做個(gè)親子鑒定！科學(xué)家破解紅薯古老起源和馴化之謎
聲明：本網(wǎng)頁內(nèi)容由互聯(lián)網(wǎng)博主自發(fā)貢獻(xiàn)，不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任。天上不會(huì)到餡餅，請(qǐng)大家謹(jǐn)防詐騙！若有侵權(quán)等問題請(qǐng)及時(shí)與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時(shí)間刪除處理。
點(diǎn)擊右上角
微信好友
朋友圈
點(diǎn)擊瀏覽器下方“
”分享微信好友Safari瀏覽器請(qǐng)點(diǎn)擊“
”按鈕
點(diǎn)擊右上角
QQ
點(diǎn)擊瀏覽器下方“”分享QQ好友Safari瀏覽器請(qǐng)點(diǎn)擊“”按鈕
