31 份野生和栽培大豆基因组重测序：揭示遗传多样性与驯化历史

大豆（Glycine max）是全球范围内至关重要的农作物，也是蛋白质和油脂的主要来源。深入了解其遗传多样性和驯化历史，对于优化育种策略和保障农业可持续发展具有重要意义。在发表于《自然·遗传学》（Nature Genetics）的最新研究中，我们对 31 份大豆品种（包括 17 份野生大豆和 14 份栽培大豆）进行了全基因组重测序，旨在探索其遗传变异、连锁不平衡（LD）模式以及驯化瓶颈。

主要发现

• 全基因组 SNP 与遗传多样性分析：
  • 在所有品种中累计鉴定出 630 万个单核苷酸多态性（SNPs）。
  • 野生大豆表现出更高的遗传多样性（π = 2.97 × 10⁻³），而栽培品种的多样性较低 （π = 1.89 × 10⁻³），证实了驯化过程中的遗传瓶颈效应。
• 连锁不平衡（LD）与选择压力分析：
  • 大豆表现出极高的连锁不平衡水平，栽培品种的平均 LD 衰减距离约为 150 kb，这使得分子标记辅助育种更具可行性。
  • 在 369 个基因组区域中检测到了选择压力的痕迹（Selective sweeps），揭示了与豆荚开裂和植株株型等驯化性状相关的关键位点。
• 渗入杂交与演化洞察：
  • 基因组对比显示，近期存在野生大豆等位基因向栽培品种渗入的现象，证明了两类群体间存在自然遗传交换。
  • 在 10 号染色体上检测到一个 4.5 Mb 的大片段反转，这可能影响与生物量积累和维生素 E 含量相关的农艺性状。

研究感悟

这是我的第一个基因组学研究项目，是与香港中文大学的林汉明教授合作完成的。我们高效地完成了 31 份大豆材料的全基因组测序与数据分析，在大豆遗传多样性及驯化历史领域获得了宝贵的科学发现。该项目的同行评审过程相对顺利，这段经历让我完整走过了从测序到发表的研究全周期，是一次弥足珍贵的学习机会。

研究全文可通过 Nature Genetics 在线访问。