科技日报记者 曲健

据中国农业科学院最新消息,该院大麻研究所已联合相关科研机构,开展野生和栽培苎麻的基因组比对和种群进化分析。 首次系统揭示了苎麻驯化过程中基因组的进化特征,发现了相关基因驯化选择的多重纤维生长印记。 相关研究成果发表在《植物杂志》上。

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图1 苎麻基因组特征及进化

相关课题组组长、中国农业科学院大麻研究所研究员刘头明表示,苎麻是我国特有的纤维作物,在我国已有数千年栽培历史。 近年来,我国南方地区已将苎麻作为优质饲料。 然而,苎麻的高纤维含量会显着影响饲料加工效率和动物饲养性能。 因此,分析苎麻纤维的形成机理对于高纤维苎麻或低纤维饲用苎麻的定向育种具有重要意义。 分类学和遗传学研究表明,栽培苎麻是由野生苎麻(Boehmeria nivea var. tenacissima)驯化而来,但野生苎麻的纤维产量不高。 可见,在栽培苎麻驯化过程中,与纤维发育相关的基因受到重点选择。 然而,栽培苎麻驯化的分子机制尚未阐明。

研究人员对野生种“青叶苎麻”和栽培种“中吉苎麻一号”的基因组进行了测序和组装,获得了两个高质量的基因组。 通过序列比对,发现两个基因组中存在大量序列变异。 研究人员进一步对14个野生苎麻种质和46个栽培种进行了重新测序,构建了苎麻基因组变异图谱。 通过对野生和栽培苎麻品种的基因组组装和比较,结合种群变异组分析,研究人员发现与纤维产量相关的多个基因组片段具有明显的驯化选择印记,其中包括位于13号染色体上的一个大的插入变异。栽培品种中的片段导致苎麻中活性赤霉素的积累,从而促进纤维延伸和植物生长。

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图2 苎麻纤维产量性状的驯化选择(图片由中国农业科学院提供)

(曲健)

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