植物所解析高粱驯化改良过程中的基因组印记

作物驯化和遗传改良，在人类从游牧狩猎到定居的生活方式过渡过程中起到关键作用。高粱是谷类作物，具有多种用途，如食物、饲料、酿酒、制糖和生产生物燃料等。面对可持续发展的需求和应对气候环境的挑战，揭示高粱驯化和改良过程的基因组选择，探索种间杂交以及平行/趋同进化的遗传机制至关重要。

中国科学院植物研究所景海春研究组依据种质资源驯化改良所处阶段与育种用途两个维度，对全球445份高粱种质资源开展群体基因组学分析。研究发现，不同亚群的血缘关系相对独立，但存在明显的混杂情况，各亚群之间存在广泛的基因流，这表明高粱具有频繁的种内和种间杂交。研究还显示，多个亚群之间存在大片段的相似染色体连锁区块，同样可以作为各群频繁基因流动的佐证。

科研人员通过正选择扫描分析挖掘出14.68%（～107.5 Mb）的高粱基因组在进化过程中受到选择，涉及驯化阶段、籽粒高粱改良和甜高粱改良过程中的3649、4287和3888个基因。研究总结出，驯化基因从野生到地方小种再到改良高粱过程中的8个不同的单倍型变化模型，Sh1和SbTB1两类基因分别代表两种重要的模型——弱选择及多起源模式、强选择及单驯化模式。此外，研究还证明了在籽粒高粱改良过程中对高粱茎秆含汁性关键调控转录因子Dry基因的无意识选择。该研究为揭示高粱驯化历程和高粱遗传改良奠定了分子基础。

1月5日，相关研究成果在线发表在Molecu⁃lar Plant上。研究工作得到国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项等的支持。