2021-09-14 【文献】从基因组角度对芥菜起源、驯化和多样化的研究

Title：Genomic insights into the origin, domestication and diversification of Brassica juncea

题目：从基因组角度对芥菜起源、驯化和多样化的研究

通讯作者：刘忠松
机构：湖南农业大学
杂志：NG
IF/分区：38.3/Q1
发表时间：2021.9

研究意义：

全面介绍异源四倍体荠菜起源、进化以及驯化的的过程，并为荠菜的基因组学育种奠定基础。

M&M：

1.基因组测序和组装：PacBio、Illumina、BioNano和Hi-C四种技术进行从头测序和基因组组装。
2.基因组块和着丝粒检测
3.重测序和SNP检测
4.群体结构和系统发育分析
5.同源基因检测
6.估计分化时间
7.细胞器基因组分析
8.测量和分析主要农艺性状
9.全基因组关联分析
10.选择性清除分析
11.转录组分析

结论：

1.黄籽荠菜的高质量染色体级别参考基因组：通过四种技术对SY进行测序和基因组组装，最终基因组有867.3Mb（92.9%）组装在染色体上，注释共得到5756个基因。

Fig.1

2.群体结构与基因组变异：对来自四个亚种的480份SY材料进行重测序，共得到4,529,618个高质量SNP。A亚基因组中和π和LD衰减速度均大于B亚基因组，说明A的遗传重组程度更高。群体结构将供试材料分为6个亚群，与表型有很好的对应关系。第一大类仅包含东亚的根芥；第二大类由来自西亚、中亚和中国西北部的籽芥组成，沿古老的草原之路分布；第三大类包括来自印度次大陆和中国南部的油用芥菜、叶芥和茎芥，沿连接东亚和中亚的南方丝绸之路分布。芥菜群体结构又细分为6个遗传类群，第一群是根芥；第二群是黄籽芥菜，主要来自中国西北，少数来自前苏联、加拿大和欧洲的芥菜也是由中国引进；第三群由西藏、中亚和西亚及欧洲的籽芥组成；第四群是来自中国西南的油用芥菜；第五群是叶芥、茎芥及少量籽芥，来源于中国南方、日本和美国；第六群是来自印度次大陆的油用芥菜。

Fig.2

3.荠菜的驯化和传播：荠菜是由祖先种自然杂交而来，至今至少有三条独立的驯化路径，以及四次基因流。自然杂交在驯化过程中起着至关重要的作用。

Fig.3

4.荠菜开花时间的生态地理适应：在差异明显的环境中记录荠菜的开花时间，表明与环境有正向相关关系；GWAS共挖掘到开花相关候选基因56个，其中12个同时在亚群间的选择性清除扫描中被找到。
5.荠菜形态多样性的遗传学研究：通过GWAS和选择清除分析，挖掘到一些与千粒重、根荠菜、茎荠菜相关的候选基因，并进行初步验证。

Fig.4

优点：

1.基因组学结合历史学、考古学等对荠菜的进化驯化进行解析；

GWAS和选择清除分析共同确定荠菜主要性状与进化驯化相关的候选基因。

原文链接：

Genomic insights into the origin, domestication and diversification of Brassica juncea | Nature Genetics