【Adv Science,IF=17.5】广东省农科院领衔合作完成广东桑高质量基因组，揭示了广东桑驯化、扩张和性状改良的遗传基础

桑树起源于中国，具有5000多年的栽培历史，是一种重要的经济作物，在丝绸业的发展、古丝绸之路以及文化交流过程中扮演重要角色。桑树栽培品种主要包括白桑（鲁桑）和广东桑等。长期的自然选择和人工驯化使得不同桑树品种间的叶片大小、花期以及环境适应性存在差异，然而这些重要农艺性状的遗传基础和驯化过程并不清楚，极大的限制了桑树优良性状的改良和分子设计育种。

广东桑占南方栽培面积90%以上，占全国栽培面积40%以上，是中国南方地区主栽品种。为了更好的解析控制广东桑优良性状的基因资源和解析南北栽培桑的驯化过程，2023年6月21日，广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所联合福建农林大学、深圳基因组所、北京林业大学和北京农学院等多家单位在Advanced Science（IF=17.5）发表了题为“Genomic Resequencing Unravels the Genetic Basis of Domestication, Expansion, and Trait Improvement in Morus atropurpurea”的研究论文。该研究利用PacBio和Nanopore两种测序方法破译了广东桑雌株和雄株基因组，基因组完整性达96%以上。同时基于425份桑树种质资源重测序数据，阐明了中国主要栽培桑树的系统分类、群体演化和驯化历史。进一步利用GWAS和选择性清除分析鉴定了控制桑树开花时间、叶片大小以及性别相关的基因组变异位点，为桑树育种改良提供了重要遗传基础。

图1 桑树群体结构与进化分析

系统进化结果表明桑树个体主要分为2大组，广东桑（MAT）为一组，白桑和鲁桑（MAM）为另一组，种间杂交种（CIH&JIH）在进化树上位于两组之间。在地理位置分布上，广东桑组主要分布于华南地区，而白桑和鲁桑组主要分布于中部和北部地区，与系统进化分析结果一致，认为中国栽培桑主要分为广东桑和白桑两个种，且这两个种可能由各自的祖先分别在中国南部和北部独立驯化而成。另外广东桑又分为三个亚组，分别为精英栽培种(MECMA)和2个地方种(Landrace1和Landrace2)。基因渐渗分析结果表明，在桑树种间、种内及近缘种之间存在频繁的基因交流。种群动态历史分析揭示了来自南方的广东桑和来自北方的白桑/鲁桑在有效群体大小Ne存在明显差异，并推测两组桑树在第四纪冰川作用之前就有共同的祖先，它们的种群分离和物种形成可能早在终末冰川期（PGP，130-115千年前）之前就开始了。

图2 桑树历史种群动态分析

进一步利用GWAS分析鉴定出与开花时间和叶片大小关联的基因组位点和候选基因，明确了位于5号染色体的MaERF110是与开花时间性状关联的关键候选基因，位于7号染色的MaBXY与叶片大小性状紧密关联。此外，我们还鉴定出位于6号染色体的性别决定区，并分析了该区域的基因组结构和进化。上述研究为理解桑树驯化相关性状的遗传基础提供了重要信息。

图3 广东桑性别决定区域鉴定与基因组结构分析

该研究由广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所、福建农林大学、北京林业大学、北京农学院和深圳基因组所等多家单位合作完成。广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所戴凡炜研究员、福建农林大学园艺学院卓孝康博士为论文共同第一作者，广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所唐翠明研究员、福建农林大学风景园林与艺术学院刘仲健教授、深圳基因组所王丽研究员、北京林业大学国家花卉工程技术研究中心郑唐春副教授和北京农学院张智勇博士为共同通讯作者。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202300039

转自：“iPlants”微信公众号

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