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基于基因组重测序揭示栽培欧菱遗传多样性及‘南湖菱’的起源驯化历史
姚祥坦, 张心怡, 陈阳, 袁晔, 程旺大, 王天瑞, 邱英雄
生物多样性    2024, 32 (9): 24212-.   DOI: 10.17520/biods.2024212
摘要   (824 HTML73 PDF(pc) (6431KB)(660)  

阐明栽培作物的起源驯化历史, 深入解析作物驯化改良的过程对于理解人类文明的进程至关重要。欧菱(Trapa natans)隶属于千屈菜科, 为一年生水生浮叶草本, 其果实俗称菱角, 是我国传统的水生蔬菜作物。然而, 相较于主粮作物, 我们对栽培欧菱种质资源的遗传多样性和起源驯化历史仍知之甚少。本研究基于31份不同品种(系)的二倍体栽培欧菱和23份二倍体野生欧菱的全基因组重测序(resequencing)数据, 利用群体基因组学分析方法, 对栽培欧菱的遗传多样性和我国特有的栽培品种‘南湖菱’的起源驯化历史进行研究。群体遗传结构与遗传分化的结果表明, 野生欧菱和栽培欧菱分属不同的基因池, 栽培欧菱起源于长江流域的二倍体野生欧菱。栽培欧菱遗传多样性水平整体低于野生欧菱(0.68 × 10−3 vs. 1.35 × 10−3), 有效群体大小相比野生欧菱也急剧收缩(~4,000 vs. ~7,700), 表明栽培欧菱经历了驯化瓶颈作用。栽培欧菱中, ‘南湖菱’的遗传多样性水平最低, 连锁不平衡的衰减速度最慢, 可能与其驯化程度高、选择强度大有关。基于FASTSIMCOAL2溯祖模拟的群体动态历史结果表明, ‘南湖菱’、‘乌菱’与其他栽培欧菱均发生了基因交流事件, ‘南湖菱’驯化发生在距今大约669年前, 这与明代文学记载信息相吻合。综上所述, 本研究通过探讨栽培欧菱的遗传多样性和‘南湖菱’的驯化历史, 对深入理解栽培欧菱驯化起源过程及其遗传演化特征具有重要意义。



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图3 栽培欧菱和野生欧菱的连锁不平衡衰减图
正文中引用本图/表的段落
连锁不平衡结果表明, 野生欧菱的平均连锁不平衡系数(mean r2)最低, 衰减的速度最快, 且在500 kb范围内衰减缓慢(图3)。‘南湖菱’和‘乌菱’的平均连锁不平衡系数高于其他栽培欧菱和野生欧菱, 其中‘南湖菱’的平均连锁不平衡系数最高, 衰减最慢, 在约1,000 kb范围内衰减开始变缓, 表明其在驯化过程中受选择强度和位点间的连锁程度最大。
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