小麦群体的趋同和适应性进化研究

【作者】 周姚； 赵学博； 李义文； 徐俊； 毕傲月； 王静； 尹长斌； 焦雨铃； 鲁非；

【机构】 中国科学院种子创新研究院,遗传与发育生物学研究所,植物细胞与染色体工程国家重点实验室； 中国科学院大学； 中国科学院种子创新研究院,遗传与发育生物学研究所,植物基因组学国家重点实验室； 中国科学院-英国约翰·英纳斯中心植物和微生物科学联合研究中心；

【摘要】 小麦是重要的粮食作物之一,经历了复杂的杂交,异源多倍化,驯化和遗传改良过程。最近发布的高质量乌拉尔图和普通小麦参考基因组为相关领域研究提供了方便。为研究小麦适应性进化过程以及多样性变化,本研究共采集了小麦属和粗山羊草属26个不同种/亚种的420份材料,通过二代重测序分析,构建了第一代小麦遗传变异图谱。群体结构分析结果表明,栽培二粒是由野生二粒小麦一次驯化形成的;斯卑尔托小麦的四倍体祖先种为不易脱粒的栽培二粒小麦,而普通小麦的四倍体祖先种是易脱粒的四倍体。遗传多样性分析结果表明,在小麦的驯化和改良过程中伴随着多样性的降低,但四倍体向六倍体的渗入会造成A和B基因组多样性的增加,因此在六倍体中,A和B基因组的多样性要显著高于D基因组。同时,对小麦属中一粒小麦和二粒小麦的两个独立驯化过程以及四倍体和六倍体小麦中遗传改良过程进行分析,揭示了小麦从野生型到栽培型驯化过程中的趋同演化过程,例如Btr1基因,在小麦和大麦中均受到驯化选择。本研究为小麦进化提供了新的视角,并有助于小麦遗传和育种研究。更多还原