近日，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團隊揭示了甜蕎物種形成、生態適應性、蘆丁含量和花柱形態的遺傳基礎，為蕎麥基因組學輔助育種奠定了理論基礎。相關研究成果在線發表在《分子植物（Molecular Plant）》上。
蕎麥屬植物起源于我國，對環境的適應力強，富含蘆丁等黃酮類生物活性物質，具有較高的保健價值。蕎麥屬栽培種有3個，包括糧食作物的甜蕎和苦蕎以及藥飼兩用的金蕎。甜蕎作為全球種植面積和消費量最高的栽培蕎麥，其蘆丁、槲皮素等物質含量遠低于苦蕎，且異型花柱自交不親和性導致甜蕎單產低于苦蕎，這背后的遺傳機制目前尚不清晰，限制了甜蕎的現代育種進程。
該研究團隊完成了栽培甜蕎變種“Homo”的參考基因組組裝和代謝組分析，以及572份全球甜蕎種質的全基因組重測序。研究發現，包括FhFARs在內的多個基因家族的擴增是甜蕎比苦蕎分布更廣泛的重要原因，而類黃酮代謝相關基因的拷貝數變異造成了甜蕎和苦蕎在蘆丁等黃酮物質含量上的差異。根據572份甜蕎種質的基因組變異，將甜蕎種質資源分為國內和國外2個類群，且這2個類群之間在環境適應性和花發育方面發生了顯著的遺傳分化。同時對多年多點農藝性狀和蘆丁含量的全基因組關聯分析，發現了多個調控蕎麥花期、生育期和蘆丁合成的候選基因在國內和國外類群的分化區間內，并鑒定到一個蘆丁合成的關鍵調控基因。此外，通過對花柱型態的關聯分析，定位到與甜蕎育性相關的遺傳位點和關鍵基因，該基因的染色體易位和序列變異對甜蕎花柱形態至關重要。該研究為甜蕎種質資源遺傳本底解析、優異資源和關鍵基因挖掘與利用奠定了基礎。
圖1 全球甜蕎種質資源群體結構、類群分化及關鍵基因定位
該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國農科院青年創新專項等項目資助。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205223002484
