近日，由中國農業科學院作物科學研究所特色農作物優異種質資源發掘與創新利用創新團隊牽頭，聯合國內外10余家科研單位，對來自14個國家的510份苦蕎核心資源的全基因組進行重測序，構建了苦蕎基因組變異圖譜，解析了苦蕎種質資源的遺傳多樣性和群體結構，揭示了苦蕎的起源和傳播馴化路徑，明確了我國西南地區作為全世界苦蕎多樣性中心和栽培苦蕎起源馴化中心的獨特地位，為研究苦蕎馴化和性狀改良奠定了重要的理論基礎。1月12日，相關研究成果以長文形式于發表在《基因組生物學（Genome Biology）》上。
據周美亮研究員介紹，苦蕎屬于蓼科蕎麥屬，它生長快速、生育期短、適應性強，能耐瘠薄土地，在全世界，尤其是東亞及東歐地區廣泛栽植，目前已有4000多年的歷史。蕎麥在中國栽培面積接近100萬公頃，年產量超過120萬噸，位居世界第二。苦蕎是我國西南彝區、邊疆藏區和高海拔冷涼山區的主要糧食，目前我國是全球最大的苦蕎生產國和消費國。苦蕎富含蘆丁、槲皮素、山奈酚、大黃素以及蕎麥糖醇等眾多生物活性物質，有較高的可溶性膳食纖維、維生素和礦物質元素含量，營養成分，與其他主要糧食作物可以形成很強的互補，是重要的藥食同源和健康養生作物。它較高的直鏈淀粉比例，豐富的不飽和脂肪酸、黃酮類物質、蕎麥糖醇，具有養肝保肝、降血糖血脂、降膽固醇等保健價值，以及抗氧化、抗衰老、清除自由基、抗腫瘤等諸多藥用功效。然而，目前關于苦蕎的遺傳基礎和馴化過程并不清楚，重要性狀和品質形成機理研究缺乏，嚴重制約其性狀改良和遺傳育種。
研究團隊作為中方代表參與歐盟地平線2020生態育種計劃（ECOBREED）并牽頭其中的蕎麥項目，利用中國豐富的蕎麥種質資源優勢，在不同生態區和耕作制度條件下篩選優異蕎麥種質資源，對優異品質性狀形成機理進行解析并挖掘其應用價值。為解開苦蕎的起源、傳播和馴化之謎，周美亮帶領團隊連續多年跋山涉水，從我國的西南地區搜集野生和農家蕎麥資源上千份，構建了涵蓋野生種、農家種不同層次的510份苦蕎核心種質資源，并對這些苦蕎核心種質資源進行了基因組測序，挖掘到109萬余個單核苷酸多態性（SNP），全面系統的構建了苦蕎基因組變異圖譜，并從分子水平證明了苦蕎起源于泛喜馬拉雅地區，然后傳播到中國的南方和北方，形成中國南北栽培苦蕎的兩個獨立分支，再由中國北方傳播到韓國、中亞、俄羅斯、歐洲以及北美地區，由此明確了我國西南地區作為全世界苦蕎多樣性中心和栽培苦蕎起源馴化中心的獨特地位。研究人員在栽培群體中分別鑒定到與株高、千粒重、果皮顏色、黃酮類物質含量等農藝和品質性狀相關的獨立馴化區間及重要遺傳位點，從而在基因組水平上解開了苦蕎的起源、傳播和馴化的謎題。研究人員還對苦蕎資源進行了槲皮素、蘆丁和山奈酚等功能成分的黃酮醇含量測定，發掘出一批與三種黃酮醇含量顯著相關的遺傳位點，以及調控槲皮素和黃酮含量的關鍵因子。這些關鍵位點和基因的發現及其調控苦蕎黃酮含量分子機理的闡明將極大地推動蕎麥的品質改良，加快蕎麥的遺傳育種進程。
該論文以作科所為第一完成單位和通訊單位，作科所張凱旋副研究員、博士后何銘、博士生范昱、趙輝，高斌博士為共同第一作者，周美亮研究員為通訊作者。四川省涼山彝族自治州西昌農業科學研究所高山作物試驗站、比利時魯汶大學、捷克國家作物科學研究所、斯洛文尼亞農業研究所和日本九州沖繩農業研究中心也參與了該研究。研究得到國家重點研發計劃、歐盟地平線2020項目、國家自然科學基金項目等資助。
論文鏈接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-020-02217-7
日期：2021-01-15
據周美亮研究員介紹，苦蕎屬于蓼科蕎麥屬，它生長快速、生育期短、適應性強，能耐瘠薄土地，在全世界，尤其是東亞及東歐地區廣泛栽植，目前已有4000多年的歷史。蕎麥在中國栽培面積接近100萬公頃，年產量超過120萬噸，位居世界第二。苦蕎是我國西南彝區、邊疆藏區和高海拔冷涼山區的主要糧食，目前我國是全球最大的苦蕎生產國和消費國。苦蕎富含蘆丁、槲皮素、山奈酚、大黃素以及蕎麥糖醇等眾多生物活性物質，有較高的可溶性膳食纖維、維生素和礦物質元素含量，營養成分，與其他主要糧食作物可以形成很強的互補，是重要的藥食同源和健康養生作物。它較高的直鏈淀粉比例，豐富的不飽和脂肪酸、黃酮類物質、蕎麥糖醇，具有養肝保肝、降血糖血脂、降膽固醇等保健價值，以及抗氧化、抗衰老、清除自由基、抗腫瘤等諸多藥用功效。然而，目前關于苦蕎的遺傳基礎和馴化過程并不清楚，重要性狀和品質形成機理研究缺乏，嚴重制約其性狀改良和遺傳育種。
研究團隊作為中方代表參與歐盟地平線2020生態育種計劃（ECOBREED）并牽頭其中的蕎麥項目，利用中國豐富的蕎麥種質資源優勢，在不同生態區和耕作制度條件下篩選優異蕎麥種質資源，對優異品質性狀形成機理進行解析并挖掘其應用價值。為解開苦蕎的起源、傳播和馴化之謎，周美亮帶領團隊連續多年跋山涉水，從我國的西南地區搜集野生和農家蕎麥資源上千份，構建了涵蓋野生種、農家種不同層次的510份苦蕎核心種質資源，并對這些苦蕎核心種質資源進行了基因組測序，挖掘到109萬余個單核苷酸多態性（SNP），全面系統的構建了苦蕎基因組變異圖譜，并從分子水平證明了苦蕎起源于泛喜馬拉雅地區，然后傳播到中國的南方和北方，形成中國南北栽培苦蕎的兩個獨立分支，再由中國北方傳播到韓國、中亞、俄羅斯、歐洲以及北美地區，由此明確了我國西南地區作為全世界苦蕎多樣性中心和栽培苦蕎起源馴化中心的獨特地位。研究人員在栽培群體中分別鑒定到與株高、千粒重、果皮顏色、黃酮類物質含量等農藝和品質性狀相關的獨立馴化區間及重要遺傳位點，從而在基因組水平上解開了苦蕎的起源、傳播和馴化的謎題。研究人員還對苦蕎資源進行了槲皮素、蘆丁和山奈酚等功能成分的黃酮醇含量測定，發掘出一批與三種黃酮醇含量顯著相關的遺傳位點，以及調控槲皮素和黃酮含量的關鍵因子。這些關鍵位點和基因的發現及其調控苦蕎黃酮含量分子機理的闡明將極大地推動蕎麥的品質改良，加快蕎麥的遺傳育種進程。
該論文以作科所為第一完成單位和通訊單位，作科所張凱旋副研究員、博士后何銘、博士生范昱、趙輝，高斌博士為共同第一作者，周美亮研究員為通訊作者。四川省涼山彝族自治州西昌農業科學研究所高山作物試驗站、比利時魯汶大學、捷克國家作物科學研究所、斯洛文尼亞農業研究所和日本九州沖繩農業研究中心也參與了該研究。研究得到國家重點研發計劃、歐盟地平線2020項目、國家自然科學基金項目等資助。
論文鏈接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-020-02217-7
日期：2021-01-15
