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最新研究：野生和栽培大豆的進(jìn)化路線包括四個(gè)階段

工人日?qǐng)?bào)-中工網(wǎng)記者 黃哲雯

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所大豆優(yōu)異基因資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)，通過解析大豆地理擴(kuò)張與育種的全基因組特征，提出大豆進(jìn)化路線，發(fā)掘了大豆不同進(jìn)化階段受到選擇的候選基因，從中克隆了一個(gè)重要的開花基因GmSPA3c。研究成果在線發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)：生命科學(xué)（SCIENCE CHINA Life Sciences)》上。

我國(guó)是大豆起源地，國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源庫內(nèi)收集了4萬余份大豆種質(zhì)資源，無論從數(shù)量還是多樣性上，在世界范圍內(nèi)都是最為豐富的。該研究團(tuán)隊(duì)前期構(gòu)建的可代表我國(guó)大豆種質(zhì)資源遺傳多樣性的初選核心種質(zhì)，為解析大豆地理擴(kuò)張與育種的全基因組特征奠定了材料基礎(chǔ)。

為了對(duì)包含早期馴化、種植區(qū)域擴(kuò)展和遺傳改良在內(nèi)的大豆進(jìn)化史進(jìn)行解析，研究團(tuán)隊(duì)以構(gòu)建的初選核心種質(zhì)為主，選取了2214份具有代表性的大豆種質(zhì)資源，并利用基于基因組重測(cè)序的遺傳變異信息進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育樹、種群結(jié)構(gòu)和種群歷史分析，研究提出了野生和栽培大豆的進(jìn)化路線包括四個(gè)階段。

第一階段對(duì)應(yīng)于野生大豆從我國(guó)南部向北部的擴(kuò)張，第二階段是地方品種在我國(guó)黃河流域的馴化過程，第三階段是地方品種從我國(guó)黃河流域向南、向北擴(kuò)張，第四階段是當(dāng)?shù)馗牧歼^程。研究發(fā)現(xiàn)，在大豆地方品種的擴(kuò)張中，遺傳滲入主要來自當(dāng)?shù)兀ㄍ颍┑囊吧蠖狗N群，而非異域野生大豆種群，這表明當(dāng)?shù)匾吧蠖沟倪z傳滲入促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐胤狡贩N的適應(yīng)性。

研究還鑒定到在野生大豆的擴(kuò)散、馴化、地方品種的擴(kuò)張和隨后的改良過程中受到選擇的基因組信號(hào)?？紤]到花期在大豆傳播和適應(yīng)中的重要性，研究人員著重對(duì)花期調(diào)控通路中的候選基因進(jìn)行了分析，結(jié)果表明花期的適應(yīng)是一個(gè)連續(xù)的過程。通過基因編輯，研究人員驗(yàn)證了GmSPA3c基因具有花期調(diào)節(jié)的功能，推測(cè)是經(jīng)典開花基因E7的候選功能基因。該研究通過解析大豆地理擴(kuò)張與育種的全基因組特征，揭示了大豆的進(jìn)化歷史，為規(guī)模化發(fā)掘優(yōu)異基因資源、定向培育新品種奠定了基礎(chǔ)。