变异组分析揭示番茄的育种历史

【作者】 林涛； 祝光涛； 张俊红； 徐向阳； 余庆辉； 郑峥； 张忠华； 伦尧尧； 李帅； 王孝宣； 黄泽军； 李君明； 张春芝； 王涛涛； 张余洋； 王傲雪； 张艳聪； 林魁； 李传友； 熊国胜； 薛勇彪； Andrea Mazzucato； Mathilde Causse； Zhangjun Fei； James J.Giovannoni； Roger T.Chetelat； Dani Zamir； Thomas Stdler； 李景富； 叶志彪； 杜永臣； 黄三文；

【机构】 中国农业科学院蔬菜花卉研究所； 中国农业科学院农业基因组研究所； 华中农业大学； 东北农业大学； 新疆农业科学院园艺研究所； 北京师范大学； 中国科学院遗传发育研究所； 中国科学院北京基因组所； Department of Agriculture,Forests,Natureand Energy(DAFNE),University of Tuscia,Via San Camillo de Lellis snc,Viterbo01100,Italy； Institut National de la Recherche Agronomique(INRA),Unite de Genetique et Amelioration des Fruits et Legumes,Domaine Saint-Maurice,Montfavet CedexF-84143,France； Boyce Thompson Institute for Plant Research,U.S.Department of Agriculture(USDA) Robert W.Holley Centre for Agriculture and Health,Ithaca,Cornell University,New York14853,USA； C.M.Rick Tomato Genetics Resource Center,Department of Plant Sciences,University of California,Davis,California95616,USA； Robert H.Smith of Plant Sciences and Genetics,Faculty of Agriculture,The Hebrew University of Jerusalem,Rehovot76100,Israel； Plant Ecological Genetics,Institute of Integrative Biology,ETH Zurich,Zurich CH-8092,Switzerland；

【摘要】 植物基因组的变化能够充分体现人类对其驯化的历史过程。番茄是植物生物学和果实发育研究的重要模式物种之一,但是人类长期驯化对番茄基因组的影响仍是未知的。本研究通过对收集于世界各地360份番茄变异组的深入分析,鉴定了1160多万个SNPs变异位点,获得了该作物最全面的遗传变异图谱。基于番茄系统发生树的构建和群体结构分析,发现番茄群体分为3个亚群,即醋栗番茄、樱桃番茄和普通栽培番茄,提出了醋栗番茄经过樱桃番茄最终驯化为大果栽培番茄的两步驯化(Domestication and Improvement)理论。通过番茄遗传多样性分析,发现了5个单果质量QTL属于驯化阶段选择基因,1 3个单果质量QTL属于改良阶段选择基因。通过加工番茄和鲜食番茄的群体分化分析,发现了含有控制可溶性固形物和果实硬度的QTLs位点。利用全基因组关联分析(GWAS),鉴定了控制番茄果皮颜色的关键变异位点,为番茄品质育种提供了基因组数据支撑。现代育种中野生抗病基因被广泛应用到栽培番茄中,研究发现R基因的利用导致了大片段的外源渗入(例如:Tm-2~a,Chr.9,≈50 Mb),导致了严重的连锁累赘。全面分析了番茄的群体结构、遗传多样性、基因组进化历程和群体分化等最基本的生物学命题,提出栽培番茄是经过驯化和改良两个历史过程形成,为番茄生物学研究、基因克隆及遗传改良等提供理论指导。更多还原