基因分型测序为西兰花种质资源保护和育种提供新见解

10月25日，《Horticulture Research》在线发表了康奈尔大学Zachary Stansell和Thomas Björkman 题为“From landrace to modern hybrid broccoli: the genomic and morphological domestication syndrome within a diverseB.oleraceacollection”的研究论文。

为探究20世纪西兰花形态发生巨大变化的基因组基础，该研究评估了109种西兰花或24种西兰花/花椰菜中间型的园艺性状，并利用基因分型测序技术分析了4个亚群的全部种质资源，包括Calabrese hybrids（N=53）、Calabrese landraces（N=28）、Sprouting broccoli（N=18）和Violet cauliflower（N=10）。经过滤后获得31 811个高质量的SNP供后续分析，其中，7 372 （23.2%）个多态性标记在4个亚种群中均有分布，点缺失（site missingness）和杂合性（heterozygosity）分别占3.1% 和 15.9%，次等位基因频率（minor allele frequency）是12.8%，每条染色体的SNP总量分布少至2 867（chr8）个，多达4 662（chr3）个，相应SNP的密度范围从54.3（chr4）到 66.2（chr9），分子标记的密度、均匀度和效率均满足后续试验分析。

通过基因型、多态性和表型分析，该研究支持了几个关键的发现：与自由传粉的地方品种相比，现代F1杂交西兰花经历了强烈的选择压力并减少了多样性。从形态上看，现代杂交西兰花与原始本地种不同的地方主要是成熟速度加快，顶端分生组织的抑制更明显，收获指数更高，花冠品质性状更优。虽然改良杂交西兰花种质的总体园艺品质和收获指数逐年增加，但与更大的种质池相比，这种改善伴随着等位基因多样性的显著减少而减少。几种不同的原始本地种是现代杂交西兰花种质来源的基础。虽然有许多选择的信号，但在西兰花杂交品种的几个关键基因组区域，多样性减少和选择性清除尤其明显，而这些区域是发展候选品种的关键区域。在这些现代杂交品种中，研究者确定了13个减少多样性基因组区，53个选择性清除区和30组（＞1 Mbp）纯合区。西兰花原始种的等位基因多样性是西兰花杂交种的4.8倍，而这种多样性的保留将有利于未来西兰花和花椰菜的品质改良，为后续的改良工作提供了宝贵的资源。