基因组生物学:揭示大蒜种群的进化历史

来源：扬州大学2022-09-09 17336010

本研究发现，我国主要栽培的四六瓣和多瓣蒜群起源于独立驯化。长期的独立进化/驯化导致两组大蒜转录组的结构重塑，有害突变分别累积，与鳞芽性状相关的基因要么只在CG1中有选择信号。

近日，扬州大学园艺与植物保护学院大蒜生物学团队联合国内外多个研究团队，揭示了大蒜种群的进化史，发现我国主栽的四六瓣蒜和多瓣蒜是两个独立驯化的大蒜类群。该研究成果发表在《基因组生物学》(中国科学院第1期，IF=17.9)上，标题为《基因组洞察大蒜的进化史和大宗性状的多样化》。

大蒜是我国重要的蔬菜作物，每年种植面积达数千万亩。大蒜在世界各国也广泛种植，已有上千年的种植历史。一般来说，大蒜起源于中亚、西亚或地中海地区，但其确切的起源中心尚不清楚。此外，还有一个关于大蒜的野生祖先物种的争论。分类学证据表明，大蒜是由野生长穗韭驯化而来，但也有学者提出，大蒜的野生祖先是tuncelianum。可见对于大蒜的进化起源知之甚少。

本研究利用GBS技术对230份大蒜种质进行测序，推断其群体结构。研究发现，大蒜种质主要有4个类群，其中中国主要种植的4瓣或6瓣大蒜种质和多瓣大蒜种质分别来自CG1和CG2类群，另一类群OG与韭菜亲缘关系较近，主要来自地中海、中亚和西亚等大蒜原产地。推测OG基因组更接近野生蒜种。然后，84个核心种质被重新测序，总共检测到129.4 Mb的变异。有效的种群动态分析、基因流和驯化选择区间分析推测CG1和CG2在几十万年前分化，之后独立驯化。对CG1和CG2的有害突变进行了深入分析，发现大蒜经过长期独立进化/驯化后，有害突变在群体间的重复率极低(9%)。大规模RNA测序也表明，长期的独立进化和驯化导致CG1和CG2组之间转录组结构的重塑，两组之间9400个大蒜基因的表达存在差异。

鳞片的数量和重量决定大蒜鳞茎的产量，三组间差异显著。比如CG1有四六瓣大蒜，其鳞芽明显低于OG和CG2组。研究人员确定了一个TB1同源Asa2G00245.1和一个AXR同源Asa2G00503.1作为鳞片和芽数量的候选基因，并发现它们在CG1组中被强烈选择，基于关联转录组分析、全基因组关联研究和单倍型分析的证据。推测它们的选择与CG1种质的胚鳞数量少有关。此外，该团队还对鳞茎膨大前后的鳞茎部分进行了转录组分析，发现有4658个大蒜基因在鳞茎膨大过程中表达发生了变化。关联转录组和单体型分析的进一步证据表明，差异表达的Asa6G06199.1(花蝗同源基因)、DELLA基因Asa2G00237.1和GA20氧化酶基因Asa4G02474.1可能是鳞茎重量性状的候选基因。有趣的是，研究人员发现，这些有鳞性状的候选基因要么只在CG1中被选择，要么只在CG2中有选择信号，这表明两组之间有鳞性状的进化选择是独立的。

综上所述，本研究发现，我国主要栽培的四六瓣和多瓣大蒜类群起源于独立驯化。长期的独立进化/驯化导致两组大蒜转录组的结构重塑，有害突变分别累积。此外，与鳞芽性状相关的基因要么仅在CG1中被选择，要么仅在CG2中被选择

本网站所有标注“来源：100医学网”或“来源：bioon”的文字、图片及音视频资料，版权归100医学网网站所有。未经授权，任何媒体、网站、个人不得转载，否则将追究法律责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：100医学网”。其他来源的文章均为转载文章。本网站所有转载文章都是为了传递更多信息。转载内容不代表本站立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户都在使用100医疗网APP随时阅读、评论、分享、交流。请扫描二维码下载-