每周文献 2021-04-25

大家好，本周我分享的文献是一篇关于蓖麻驯化历史的文章。

文章题目：Genomic insights into the origin, domestication and genetic basis of agronomic traits of castor bean （蓖麻基因组揭示其起源，驯化的遗传基础）

期刊：Genome Biology

影响因子 ：10.806; 中科大类: 生物 1区; 中科小类: 生物工程与应用微生物 1区, 遗传学 1区; JCR分区: Q1

发文单位：西南林业大学、中国科学院昆明植物研究所

文章作者：西南林业大学刘爱忠教授和中国科学院昆明植物研究所李德铢研究员为共同通讯作者，中国科学院昆明植物研究所徐伟副研究员为第一作者。

背景：蓖麻（Ricinus communis L.）为双子叶植物纲、大戟目、大戟科、蓖麻属一年生或多年生草本植物、热带或南方地区常成多年生灌木或小乔木。蓖麻是重要的油料作物，蓖麻籽油是蓖麻油酸的唯一商业来源，可用于生产约2000种工业产品。然而，关于蓖麻豆的起源、驯化和关键性状的遗传基础仍不清楚。
摘要：该文章对蓖麻的野生种质进行了从头染色体水平的基因组组装。 通过重测序对全世界范围内505种蓖麻种质进行分析，发现东非乔木状蓖麻为野生蓖麻种质，于3200年前发生驯化。 研究发现，埃塞俄比亚（WE）和肯尼亚野生蓖麻（WK）群体在大约7000年前就发生了一次遗传分化。这次遗传分化可能与图尔卡纳区域的地质事件以及该时期这一地区的生态环境变化有关。 通过全基因组关联分析以及数量性状基因座分析，该研究确定了与植物结构和种子大小相关的重要候选基因。

图1.通过种群基因组学和考古学记录重建蓖麻在世界范围内的传播.png

主要结论：

1. 群体结构分析证明东非可能是蓖麻的起源地
   结合考古学证据，该研究结果表明，东非的种质是现存蓖麻的野生祖先，并且驯化发生在东非和西亚之间的某个地方，而这些地区是多样性的主要中心。 此后，蓖麻种质便被传播散布到世界各地。地方品种和栽培品种缺乏地理结构上的基因组变异，表明蓖麻经历了持续和多方向运输和育种。

   
   
   

   图2. 蓖麻群体结构分析.png
   
   

   图2. 蓖麻群体结构分析。a，505份蓖麻种质在世界范围内的分布；b，从埃塞俄比亚和肯尼亚收集的野生蓖麻的地理分布；c，505份蓖麻种质资源的系统发育树；d，蓖麻Admixture群体结构分析；e，PCA分析；f，野生蓖麻与栽培蓖麻间的遗传多样性和Fst关系图；g，LD衰减分析。（WE、WK和LC分别代表埃塞俄比亚野生蓖麻、肯尼亚野生蓖麻和栽培蓖麻）

2. 驯化区域的选择以及重要农艺性状的GWAS分析
   该文章利用遗传多样性和Fst两个参数共鉴定了326个受到选择的驯化区间，包含1220 基因，这些基因在功能上主要参与开花物候调控（如TFL1）、茎木质化调控（如MYB46）和适应性相关通路。研究者通过GWAS鉴定了13个与植物结构显著相关的SNP，包括2个SNP与节点数显著相关、9个与主茎杆直径，和2个与植株高度显著相关。另外文章中发现了调控种子大小相关关键基因（如SOD7，TTG2，GW5和ABI5等）受到明显的人工选择。

   
   
   

   图3. 蓖麻驯化区域的选择和重要农艺性状GWAS分析.png
   
   

   图3. 蓖麻驯化区域的选择和重要农艺性状GWAS分析。 a. 根据遗传多样性确定驯化区域。 b. 根据Fst确定驯化区域。 c. 利用MLMM和FarmCPU分别对蓖麻节数（NN）和蓖麻主茎直径（DMS）进行GWAS分析。 d. GWAS信号附近标记的LD分析。e. 蓖麻植株高度的GWAS分析。

Note:图片均来自Genomic insights into the origin, domestication and genetic basis of agronomic traits of castor bean

综上所述，这项研究为蓖麻的驯化和基因组进化提供了新的见解，有助于这一重要的油料作物和其他潜在的树状作物的基于基因组学的育种。

文章链接地址：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-021-02333-y

参考文献：

Xu, W., Wu, D., Yang, T. et al. Genomic insights into the origin, domestication and genetic basis of agronomic traits of castor bean. Genome Biol **22, **113 (2021). https://doi.org/10.1186/s13059-021-02333-y