【豆科基因组】鹰嘴豆Chickpea (Cicer arietinum L.)429个自然群体重测序2019NG

一、来源

Resequencing of 429 chickpea accessions from 45 countries provides insights into genome diversity, domestication and agronomic traits.
Nat Genet. 2019 May;51(5):857-864. doi: 10.1038/s41588-019-0401-3. Epub 2019 Apr 29.

单位：国际作物半干旱热带作物研究所ICRISAT，华大基因

鹰嘴豆为豆目蝶形花科，属草本植物，主要特点是根系发达，具有较强的耐旱能力，同时根瘤具有极强的固氮能力，是印度和巴基斯坦主要粮食之一，在印度具有广泛的种植。

主要结果：

• 来自45个国家的429份鹰嘴豆重测序检测到4.97m SNPs。
• 鉴定122个候选区域内204个基因处于选择状态。
• 新月肥沃和地中海是可能的鹰嘴豆起源的主要中心，埃塞俄比亚是次要的多样性中心。鹰嘴豆从地中海/新月沃土到中亚的迁徙路线可能与东非（埃塞俄比亚）和南亚（印度）到中亚的迁徙路线平行。
• 鹰嘴豆在驯化历史中丢失了近80%的遗传多样性。
• 全基因组关联研究确定了 13 个性状的 262 个标记和几个候选基因。

二、结果

不同分群方法。按种子类型：desi，kabuli；按生物学状态：wild，landrace，breeding line，elite cultivar，cultivated

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材料测序、变异检测、群体结构和LD衰减

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此外，各条染色体也分别进行了LD衰减比较

驯化后经历选择的候选基因组区域

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429份鹰嘴豆材料变异图谱。
a desi基因型的SNP密度；
b kabuli基因型的SNP密度
c cultivar的SNP密度
d breeding lines的SNP密度
e landrace的SNP密度
f wild的SNP密度
g 在作物育种和驯化后经历选择的候选基因组区域。矩形代表基因组区域，线条代表这些区域内的基因。
与地方品种、栽培品种和育种相比，在野生品系中检测到更多SNP。 总共 122 个候选基因组区域包含 204 个基因，其中最大的区域存在于Ca1 ，其次是 Ca2。

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429份鹰嘴豆材料的全基因组变异、种群结构和遗传多样性。
a、育种系、地方品种、优良品种和野生基因型（C. reticulatum 和 C. echinospermum）。 总共有 523,260 个 SNP 在不同的鹰嘴豆基因型组中是共有的。
b、 desi、kabuli、pea和wild基因型中共有 766,606 个 SNP。
c、分布基因组和编码区的小插入和缺失。

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429份材料群体多样性分析（构树采用SNP）。
野生种质完全分离于栽培鹰嘴豆。 在栽培的四个簇中，根据生物学状态和种子类型没有明确的聚类模式。 第一类、第二类和第四类散布着地方品种、育种系和优良品种以及来自不同地区的品种。

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选择清除和多样性减少（reduction of diversity ，ROD)。
a，核苷酸多样性（θπ/kb）表明野生鹰嘴豆基因型具有高等位基因，尽管本研究中使用的野生品系数量非常少，但与地方品种相比的多样性仍很高。
b、候选选择清除区域的ROD，2.5%显著水平以绿色显示，0.25% 以红色显示。 从野生到地方品种和育种系，多样性显著减少。

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单位θπ/kb

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起源中心、迁移路线和多样性

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南亚是目前主要的（>90%）鹰嘴豆种植区，美洲是最后一个鹰嘴豆产区。新月沃地和地中海地区较低的 π 和 ω 值有点出乎意料，但有可能解释为样本数量相对较少和缺乏统计功效。另一种解释由 Abbo 等人提出 ，即鹰嘴豆栽培被遗弃在新月沃地近 2000 年由于 Ascochyta 枯萎病的威胁，然后从中亚或南亚重新引入该地区作为春播而不是冬季播种的作物。

GWAS

3.65 million SNPs，6个地点，1-6个季节，三个模型CMLM、FarmCPU、EMMAX，分别检测到262、624和938个性状关联位点（MTA）。
重点研究CMLM的关联位点来深入分析干旱和耐热机制。

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更多结果在附件中。

想想，为什么凭这些就能发NG？