武漢植物園在蓮的種質(zhì)資源群體基因組學(xué)研究中取得新進(jìn)展

　　蓮（Nelumbo nucifera）是水生植物中兼?zhèn)涫秤谩⒂^賞、文化和藥用價值的代表性物種。蓮在適應(yīng)自然界不同環(huán)境的漫長歷史中演化出各種變異類型，如地下莖膨大的溫帶型蓮和地下莖不膨大的熱帶型蓮。經(jīng)過長期的人工馴化和栽培，分化出花蓮、子蓮和藕蓮為代表的三大類栽培蓮。花蓮以觀賞為主要用途，其花色、花瓣、花型和株型等性狀變化多樣。子蓮以生產(chǎn)蓮子為主要用途，蓮蓬大籽粒多，蓮子相對高量。藕蓮，則以食用其地下莖（藕）為主要用途，少花但藕產(chǎn)量普遍較高。

　　為了解蓮的不同種質(zhì)資源之間的基因組變異與遺傳進(jìn)化關(guān)系，中國科學(xué)院武漢植物園水生植物基因組學(xué)與遺傳育種學(xué)科組首次對三大類栽培蓮（花蓮、子蓮和藕蓮）、泰國蓮和美洲黃蓮等19個蓮代表個體進(jìn)行基因組重測序和變異分析。研究發(fā)現(xiàn)，美洲黃蓮與亞洲蓮存在明顯遺傳分化，而亞洲蓮中泰國蓮與中國蓮之間也存在著一定程度的分化。研究還發(fā)現(xiàn)，栽培蓮中的藕蓮與中國野生蓮遺傳關(guān)系較近，而花蓮和子蓮存在強(qiáng)烈的遺傳混雜（genetic admixture），可能是由于這兩類蓮育種過程中頻繁的雜交所致。此外，蓮中與能量代謝和植物免疫系統(tǒng)相關(guān)的基因發(fā)生相對較快的進(jìn)化，或與蓮對不同地區(qū)環(huán)境的適應(yīng)性進(jìn)化有關(guān)。通過全基因組掃描，發(fā)現(xiàn)溫帶型蓮和熱帶型蓮之間存在大量遺傳分化的基因，這些基因的表達(dá)模式在這兩類蓮間也存在明顯的分化。研究首次在全基因組范圍揭示了各類型蓮的遺傳變異、進(jìn)化關(guān)系以及基因組中反應(yīng)不同生態(tài)型分化的信號。該研究將為蓮今后的資源保育和遺傳育種奠定重要的科學(xué)基礎(chǔ)。

　　研究得到國家自然科學(xué)基金金青年科學(xué)基金項目的支持，研究結(jié)果以Whole genome re-sequencing reveals evolutionary patterns of sacred lotus (Nelumbo nucifera)為題，發(fā)表在Journal of Integrative Plant Biology上。