The Crop Journal │ 华中农业大学构建甘蓝型油菜分离群体的重组变异图谱

减数分裂重组是植物有性生殖的关键生物学过程，对群体遗传多样性、作物改良以及基因组进化具有重要的影响。研究不同物种的重组变异模式，可为理解和利用重组进行育种改良或生物多样性管理提供重要的信息。甘蓝型油菜（Brassica napus, AACC, 2n = 38）作为世界上重要的油料作物，是一个年轻的异源四倍体物种，基因组相对复杂。了解甘蓝型油菜不同遗传类群间杂交的重组变异模式和规律，有望为利用、扩大其遗传多样性及育种改良提供新的见解。近日，华中农业大学油菜团队在The Crop Journal在线发表了题为“Genome-wide recombination variation in biparental segregating and reciprocal backcross populations provides information for introgression breeding in Brassica napus”的研究论文。利用代表欧洲冬油菜和中国半冬性油菜的两个纯合且已进行基因组组装的亲本Tapidor和NY7构建双亲分离及TN双向回交群体，构建了包含6161个遗传bin位点的高密度遗传图谱，并进一步利用该遗传图谱探究了两个油菜主要遗传类群间杂交的全基因组重组特征，评估其对性状改良和渐渗育种的影响。

研究者利用构建的重组变异图谱对全基因的重组变异位点进行评估，其中约 93% 的基因组能够检测到重组交换，平均重组率为3.8 cM Mb-1，其余 7% 的基因组区域为着丝粒或具有较低的标记密度（图1）。共鉴定到121个重组热点（70个位于A基因组）（图1），16个重组冷点（12个位于C基因组上），其中位于A基因组上的热点有三分之二与白菜型油菜的育种导入相关（图2）。双亲间可进行全基因组的相互渗入，但不同遗传背景的群体重组水平存在差异，具有中国半冬性油菜NY7遗传背景的群体重组率要高于欧洲冬油菜Tapidor遗传背景的群体，且重组热点的分布也存在差异，这可能与NY7中白菜型油菜的育种渗透有关，也可能受到生长环境的影响（图1和图2）。高重组率区域有利于优良等位基因的聚合，如A10染色体上重组热点区域有助于种子含油量有利等位基因的积累；而强烈的人工选择可能反过来又影响重组率，如在A09 染色体上对硫代葡萄糖苷等位基因的强烈选择导致重组冷点；但系谱分析显示，通过杂交设计这些冷点区域可很快被激活。以开花期、种子芥酸含量和硫苷含量为例，利用TN双向回交群体成功提升了控制这些性状的QTL的解析精度，鉴定到了控制相关性状的候选基因，表明TN双向导入系群体可作为用于QTL精细定位及基因克隆的资源，并且与候选基因相关联的标记可用于分子标记辅助选择育种。这些研究结果以及丰富的基因组资源拓宽了对异源多倍体重组行为的理解，可为油菜遗传改良提供参考。

作者和基金项目

华中农业大学博士研究生王猛为该文第一作者，油菜育种资源创新课题组邹珺教授为通信作者，涂金星教授、孟金陵教授、石磊教授以及澳大利亚南十字星大学Graham J King教授、贵州师范大学黎瑞源副教授、山东临沂大学王效华博士等参与了相关工作。该研究得到国家重点研发计划项目（2021YFF1000100，2016YFD0100305）和国家自然科学基金项目（31970564，32171982）的资助。华中农业大学油菜团队育种资源创新课题组聚焦于油菜育种资源创新的理论与实践，主要开展基于芸薹属亚基因组间的重构与渗透进行油菜种质创新与利用，种内、种间杂交及种质渗透后代的基因组结构变异与遗传进化，油菜复杂性状的遗传解析和全基因组选择等研究工作，在Plant Biotechnology Journal、Plant Journal等学术期刊上发表高水平研究论文20余篇。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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