我國科學家揭示紫花苜蓿遺傳奧秘 助力飼草育種創(chuàng)新
紫花苜蓿，被譽為“牧草之王”，是全球種植廣泛的飼草作物，以其高蛋白、高產(chǎn)草量及豐富的維生素和礦物質(zhì)含量而備受推崇。此外，它還能通過根瘤固氮，改善土壤肥力，減少化肥使用，提高后續(xù)作物的產(chǎn)量。在鹽堿地種植紫花苜蓿，還能有效降低土壤鹽堿含量。然而，由于其復雜的四倍體遺傳特性和豐富的遺傳變異，精確定位與農(nóng)藝性狀相關基因一直是個難題。
《自然·遺傳學》發(fā)表頁面截圖 （中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所 供圖）
為了攻克這一難題，楊青川團隊歷經(jīng)八年努力，從全球200多份紫花苜蓿種質(zhì)資源中精心篩選出24份代表性材料。利用先進的三代測序技術，團隊成功組裝了這些材料的單倍型基因組，并發(fā)現(xiàn)了約43萬個結(jié)構變異。基于這些數(shù)據(jù)，團隊構建了紫花苜蓿的泛基因組，共鑒定出約5.4萬個非冗余基因家族。
通過深入分析，團隊發(fā)現(xiàn)了一系列與耐鹽和飼用品質(zhì)等關鍵農(nóng)藝性狀相關的結(jié)構變異和候選基因。特別是微管相關蛋白基因MsMAP65和赤霉素合成關鍵基因MsGA3ox1的發(fā)現(xiàn)，為紫花苜蓿的耐鹽性和品質(zhì)改良提供了新的靶點。
MsGA3ox1 基因調(diào)控紫花苜蓿莖葉比 （中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所 供圖）
此外，團隊還利用泛基因組篩選的標記對紫花苜蓿的多個農(nóng)藝性狀進行了基因組選擇分析。結(jié)果顯示，結(jié)構變異在預測復雜性狀方面優(yōu)于單核苷酸多態(tài)性，為紫花苜蓿的分子育種提供了新的思路。
這一科研突破是楊青川團隊多年來在紫花苜蓿功能基因組學研究領域的又一重要成果。它不僅揭示了紫花苜蓿豐富的遺傳多樣性，還為紫花苜蓿的遺傳改良提供了有力的理論支持。據(jù)悉，該研究得到了國家牧草產(chǎn)業(yè)技術體系、農(nóng)業(yè)生物育種國家科技重大專項等多個項目的聯(lián)合資助。
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