高粱怎樣馴化和改良？科學家解析高粱馴化改良過程中基因組印記

作為一種重要的多用途禾谷類作物，高粱有著怎樣的馴化和改良過程?中國科學院植物研究所等單位的研究人員成功解析了高粱馴化改良過程中的基因組印記。相關研究成果在線發表于國際學術期刊《分子植物》。

“基于對世界范圍內收集的445份高粱種質資源的基因學研究，我們發現，不同高粱亞群的血緣關系相對獨立，但也存在很明顯的混雜情況，各亞群之間存在廣泛的基因流。這表明，高粱具有頻繁的種內和種間雜交。”1月10日，論文共同通訊作者、中科院植物所研究員景海春告訴科技日報記者。

依據種質資源馴化改良所處階段與育種用途兩個維度，研究人員對來自全球的445份高粱種質資源進行了基因分型，并分析了不同表型和遺傳分化的基因組差異。

研究發現，不同高粱亞群的血緣關系相對獨立，但也存在很明顯的混雜情況，各亞群之間存在廣泛的基因流，表明高粱具有頻繁的種內和種間雜交。同時，研究人員還發現，多個高粱亞群之間存在大片段的相似染色體連鎖區塊。“這同樣可以作為各群頻繁基因流動的佐證。”論文共同通訊作者、中科院植物所副研究員郝懷慶解釋道。

研究人員通過正選擇掃描分析發現，14.68%的高粱基因組在進化過程中受到選擇，涉及馴化階段的3649個基因，籽粒高粱改良過程中的4287個基因和甜高粱改良過程中的3888個基因。

“我們還總結出馴化基因從野生到地方小種再到改良高粱過程中的8個不同的單倍型變化模型，Sh1和SbTB1兩類基因分別代表了兩種重要的模型，一種是弱選擇及多起源模式，另一種是強選擇及單馴化模式。”郝懷慶介紹。

此外，研究人員還證明了在籽粒高粱改良過程中對高粱莖稈含汁性關鍵調控轉錄因子Dry基因的無意識選擇。

景海春表示，這項研究為揭示高粱馴化歷程和利用提供了分子證據，同時也為未來高粱的遺傳改良與從頭馴化提供了思路和基因資源。(記者陸成寬)