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  • 【豆科基因组】鹰嘴豆Chickpea (Cicer arietinum L.)429个自然群体重测序2019NG

    一、来源

    Resequencing of 429 chickpea accessions from 45 countries provides insights into genome diversity, domestication and agronomic traits.
    Nat Genet. 2019 May;51(5):857-864. doi: 10.1038/s41588-019-0401-3. Epub 2019 Apr 29.

    单位:国际作物半干旱热带作物研究所ICRISAT,华大基因

    鹰嘴豆为豆目蝶形花科,属草本植物,主要特点是根系发达,具有较强的耐旱能力,同时根瘤具有极强的固氮能力,是印度和巴基斯坦主要粮食之一,在印度具有广泛的种植。

    主要结果:

    • 来自45个国家的429份鹰嘴豆重测序检测到4.97m SNPs。
    • 鉴定122个候选区域内204个基因处于选择状态。
    • 新月肥沃和地中海是可能的鹰嘴豆起源的主要中心,埃塞俄比亚是次要的多样性中心。鹰嘴豆从地中海/新月沃土到中亚的迁徙路线可能与东非(埃塞俄比亚)和南亚(印度)到中亚的迁徙路线平行。
    • 鹰嘴豆在驯化历史中丢失了近80%的遗传多样性。
    • 全基因组关联研究确定了 13 个性状的 262 个标记和几个候选基因。

    二、结果

    不同分群方法。按种子类型:desi,kabuli;按生物学状态:wild,landrace,breeding line,elite cultivar,cultivated

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    材料测序、变异检测、群体结构和LD衰减

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    此外,各条染色体也分别进行了LD衰减比较

    驯化后经历选择的候选基因组区域

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    429份鹰嘴豆材料变异图谱。
    a desi基因型的SNP密度;
    b kabuli基因型的SNP密度
    c cultivar的SNP密度
    d breeding lines的SNP密度
    e landrace的SNP密度
    f wild的SNP密度
    g 在作物育种和驯化后经历选择的候选基因组区域。矩形代表基因组区域,线条代表这些区域内的基因。
    与地方品种、栽培品种和育种相比,在野生品系中检测到更多SNP。 总共 122 个候选基因组区域包含 204 个基因,其中最大的区域存在于Ca1 ,其次是 Ca2。

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    429份鹰嘴豆材料的全基因组变异、种群结构和遗传多样性。
    a、育种系、地方品种、优良品种和野生基因型(C. reticulatum 和 C. echinospermum)。 总共有 523,260 个 SNP 在不同的鹰嘴豆基因型组中是共有的。
    b、 desi、kabuli、pea和wild基因型中共有 766,606 个 SNP。
    c、分布基因组和编码区的小插入和缺失。

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    429份材料群体多样性分析(构树采用SNP)。
    野生种质完全分离于栽培鹰嘴豆。 在栽培的四个簇中,根据生物学状态和种子类型没有明确的聚类模式。 第一类、第二类和第四类散布着地方品种、育种系和优良品种以及来自不同地区的品种。

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    选择清除和多样性减少(reduction of diversity ,ROD)。
    a,核苷酸多样性(θπ/kb)表明野生鹰嘴豆基因型具有高等位基因,尽管本研究中使用的野生品系数量非常少,但与地方品种相比的多样性仍很高。
    b、候选选择清除区域的ROD,2.5%显著水平以绿色显示,0.25% 以红色显示。 从野生到地方品种和育种系,多样性显著减少。

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    单位θπ/kb

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    起源中心、迁移路线和多样性

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    南亚是目前主要的(>90%)鹰嘴豆种植区,美洲是最后一个鹰嘴豆产区。新月沃地和地中海地区较低的 π 和 ω 值有点出乎意料,但有可能解释为样本数量相对较少和缺乏统计功效。另一种解释由 Abbo 等人提出 ,即鹰嘴豆栽培被遗弃在新月沃地近 2000 年由于 Ascochyta 枯萎病的威胁,然后从中亚或南亚重新引入该地区作为春播而不是冬季播种的作物。

    GWAS

    3.65 million SNPs,6个地点,1-6个季节,三个模型CMLM、FarmCPU、EMMAX,分别检测到262、624和938个性状关联位点(MTA)。
    重点研究CMLM的关联位点来深入分析干旱和耐热机制。

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    更多结果在附件中。

    想想,为什么凭这些就能发NG?

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