Title：Genomic insights into the origin, domestication and diversification of Brassica juncea

題目：從基因組角度對芥菜起源、馴化和多樣化的研究

通訊作者：劉忠松
機構：湖南農業大學
雜志：NG
IF/分區：38.3/Q1
發表時間：2021.9

研究意義：

全面介紹異源四倍體薺菜起源、進化以及馴化的的過程，并為薺菜的基因組學育種奠定基礎。

M&M：

1.基因組測序和組裝：PacBio、Illumina、BioNano和Hi-C四種技術進行從頭測序和基因組組裝。
2.基因組塊和著絲粒檢測
3.重測序和SNP檢測
4.群體結構和系統發育分析
5.同源基因檢測
6.估計分化時間
7.細胞器基因組分析
8.測量和分析主要農藝性狀
9.全基因組關聯分析
10.選擇性清除分析
11.轉錄組分析

結論：

1.黃籽薺菜的高質量染色體級別參考基因組：通過四種技術對SY進行測序和基因組組裝，最終基因組有867.3Mb（92.9%）組裝在染色體上，注釋共得到5756個基因。

Fig.1

2.群體結構與基因組變異：對來自四個亞種的480份SY材料進行重測序，共得到4,529,618個高質量SNP。A亞基因組中和π和LD衰減速度均大于B亞基因組，說明A的遺傳重組程度更高。群體結構將供試材料分為6個亞群，與表型有很好的對應關系。第一大類僅包含東亞的根芥；第二大類由來自西亞、中亞和中國西北部的籽芥組成，沿古老的草原之路分布；第三大類包括來自印度次大陸和中國南部的油用芥菜、葉芥和莖芥，沿連接東亞和中亞的南方絲綢之路分布。芥菜群體結構又細分為6個遺傳類群，第一群是根芥；第二群是黃籽芥菜，主要來自中國西北，少數來自前蘇聯、加拿大和歐洲的芥菜也是由中國引進；第三群由西藏、中亞和西亞及歐洲的籽芥組成；第四群是來自中國西南的油用芥菜；第五群是葉芥、莖芥及少量籽芥，來源于中國南方、日本和美國；第六群是來自印度次大陸的油用芥菜。

Fig.2

3.薺菜的馴化和傳播：薺菜是由祖先種自然雜交而來，至今至少有三條獨立的馴化路徑，以及四次基因流。自然雜交在馴化過程中起著至關重要的作用。

Fig.3

4.薺菜開花時間的生態地理適應：在差異明顯的環境中記錄薺菜的開花時間，表明與環境有正向相關關系；GWAS共挖掘到開花相關候選基因56個，其中12個同時在亞群間的選擇性清除掃描中被找到。
5.薺菜形態多樣性的遺傳學研究：通過GWAS和選擇清除分析，挖掘到一些與千粒重、根薺菜、莖薺菜相關的候選基因，并進行初步驗證。

Fig.4

優點：

1.基因組學結合歷史學、考古學等對薺菜的進化馴化進行解析；

2. GWAS和選擇清除分析共同確定薺菜主要性狀與進化馴化相關的候選基因。

原文鏈接：

Genomic insights into the origin, domestication and diversification of Brassica juncea | Nature Genetics