近日，我中心研究团队在国际权威植物期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表题为“Recent Polyploidization Events in Three Saccharum Founding Species”的研究论文。
甘蔗基因组多倍体特征的复杂性妨碍了其基因组研究的进展，降低了品种改良的效率。甘蔗属中的高贵种为栽培种，大茎野生种和割手密为野生种，这三个种主要以八倍体为主。为了研究甘蔗基因组结构特征，项目组对来自高贵种LA Purple和大茎野生种Molokai 5829（2n =80，x = 10）杂交产生的F1群体进行了转录组测序，并应用单剂量的SNP标记构建遗传连锁图谱。构建成的高贵种连锁图谱含11157个SNP标记的83个遗传连锁群，大茎野生种含8998个SNP标记的105个遗传连锁群。与高梁基因组的比较结果显示，每个连锁群中的大多数标记与高粱染色体存在共线性关系。与此同时，项目组在高粱与高贵种或大茎野生种发现了71个染色体间重组，其中24个（33.8％）是高贵种和大茎野生种共有的，表明这些染色体间重组事件发生在这两个物种形成之前也在两次全基因组加倍事件之前。进一步分析高贵种、大茎野生种和割手密间的2000多个基因，估算这三个甘蔗原始种的分化时间，结果显示高贵种和大茎野生种在大约38.5万年前发生分化，在物种形成事件之后发生了两次全基因组加倍事件。基因对估算数据显示高贵种和大茎野生种的祖先是大约76.9万年前与野生种割手密分离，割手密成为新物种，从而推测割手密基因组染色体基数从10减少到8是在物种形成事件之后，但在两轮全基因组加倍事件之前发生。结果表明高贵种的形成远在人类1万年前驯化甘蔗之前，否定了甘蔗是从大茎野生种中选择出来的假说。两个种间共享染色体重组事件和三个种间分化时间的估算证实了甘蔗属的这三个种为同源多倍体，否定了甘蔗属和芒属共享了一次异源多倍体事件然后在甘蔗属内有一次同源多倍体事件的假说。这些结果对甘蔗基因组研究和品种改良提供了数据资源和理论依据。
图1 高贵种与大茎野生种与高粱存在良好的共线性
图 2 甘蔗高贵种与高粱存在染色间重组
图3甘蔗高贵种与大茎野生种的同源染色组之间存在染色内的重组现像
基因组中心张积森教授为论文第一作者，博士生张清、张兴坦副教授等参与研究，福建农林大学为论文第一作者单位及通讯单位。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.12962
