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苎麻从野生到栽培:纤维基因留下驯化“足迹”

作者: 瞿剑 来源: 科技日报
2021-06-02 20:04 
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科技日报记者 瞿剑

据中国农业科学院最新消息,该院麻类研究所联合有关科研机构,开展野生和栽培苎麻基因组比较及群体进化分析,首次系统揭示了苎麻驯化过程中基因组的演化特点,并发现了多个纤维生长相关基因的驯化选择印迹。相关研究成果发表于《植物杂志(The Plant Journal)》。

  图一 苎麻基因组特征及进化

相关课题组负责人、中国农科院麻类所研究员刘头明介绍,苎麻是我国特有的纤维作物,在我国已有数千年种植历史。近年来在我国南方地区,苎麻被用作优质饲草。但苎麻纤维含量高,会显著影响饲草加工效率和动物采食性能。因此,解析苎麻纤维形成机制,对定向选育高纤维纤用苎麻或低纤维饲用苎麻均具有重要意义。分类学、遗传学等研究表明,栽培苎麻是从野生苎麻(Boehmeria nivea var. tenacissima)驯化而来,但野生苎麻纤维产量并不高。可见,在栽培苎麻驯化过程中,纤维发育相关基因受到了重点选择。然而,有关栽培苎麻的驯化分子机制,一直未被阐明。

研究人员测序组装了野生种“青叶苎麻”和栽培种“中饲苎1号”基因组,得到两个高质量的基因组。通过序列比较发现,两个基因组存在大量序列变异。研究人员进一步对14个野生苎麻种质和46个栽培种进行重测序,并构建了苎麻的基因组变异图谱。通过野生和栽培种苎麻基因组组装和比较,结合群体变异组分析,研究人员发现了多个与纤维产量相关的基因组片段具有清晰的驯化选择印迹,包括一个位于第13染色体的大片段插入变异。栽培种中该大片段插入引起苎麻活性赤霉素累积,进而促进了纤维的延伸和株型的生长。

图二 苎麻纤维产量性状的驯化选择  (图片由中国农科院提供)

【责任编辑:张瑨瑄】
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