来源：iNature（ID：Plant_ihuman）
通过种质资源的有效保护、鉴定和利用，到 2030 年可以实现零饥饿和良好健康。到目前为止，很少有鹰嘴豆（Cicer arietinum）种质在基因组序列水平上得到表征。
2021年11月10日，华大基因刘心及国际半干旱热带作物研究中心Rajeev Varshney共同通讯在Nature在线发表题为“A chickpea genetic variation map based on the sequencing of 3,366 genomes”的研究论文，该研究展示了3,171 个栽培品种和 195 个野生品种的详细变异图谱，为鹰嘴豆基因组学研究和育种提供公开可用的资源。
该研究构建了鹰嘴豆泛基因组来描述栽培鹰嘴豆及其野生祖先种质的基因组多样性。使用存在于一个物种中大约 80% 个体的基因的分化树使该研究能够估计鹰嘴豆在过去 2100万年中的分化。该研究分析发现了在驯化、迁移和改良过程中显示选择特征的染色体片段和基因。在优良种质中鉴定了导致遗传多样性有限和适应性降低的有害突变的染色体位置。
该研究确定了地方品种改良相关性状的优良单倍型，这些单倍型可以通过基于单倍型的育种渗入优良育种系，并通过基因组学辅助育种和/或基因编辑找到清除有害等位基因的目标。最后，该研究提出了三种基于基因组预测的作物育种策略，以通过基于最佳贡献选择 (OCS) 的预育种来提高 16 个性状的作物生产力，同时避免遗传多样性的侵蚀。使用基于 OCS 和单倍型的基因组方法，100 粒种子重量（一种重要的产量相关性状）的预测性能分别提高了 23% 和 12%。
豆类是一种重要的农作物商品，为人类健康提供蛋白质。在过去的五年中，全球豆类生产力停滞不前，导致这些食物的人均供应量低，发展中国家营养不良程度高。鹰嘴豆 (Cicer arietinum L.) 产量在豆类中排名第三，鹰嘴豆在 50 多个国家种植，尤其是在南亚和撒哈拉以南非洲。由于鹰嘴豆是蛋白质、膳食纤维和微量营养素的重要来源，鹰嘴豆是营养安全的关键。全世界 30 个基因库中保存了 80,000 多个鹰嘴豆种质资源 ，但只有少数用于鹰嘴豆改良。
一些作物的种质测序工作为了解遗传变异的全球分布提供了见解；与驯化相关的遗传瓶颈和选择性育种的影响如何塑造这种多样性；最后，如何将这种遗传变异与用于育种应用的表型多样性联系起来。使用全基因组测序 (WGS) 数据开发的单倍型图有助于确定受限基因组的百分比，并检测可以清除以加速育种的有害突变。此外，种质集合的测序和基因分型可以更好地保存和管理基因库。
基于 3,366 份鹰嘴豆种质资源的 WGS，该研究在此报告了鹰嘴豆遗传变异的丰富图谱。该研究提供了鹰嘴豆泛基因组，并提供了对鹰嘴豆物种分化、栽培种迁移、罕见等位基因负担和健康损失的见解。该研究提出了三种基因组育种方法——基于单倍型的育种、基因组预测和 OCS——用于开发定制的高产和气候适应型鹰嘴豆品种。
该研究对 3,366 个鹰嘴豆种质系进行了测序，其中包括 3,171 个栽培种质和 195 个野生种质，平均覆盖度约为 12 倍。WGS 数据与 CDC Frontier 参考基因组的比对分别在 3,171 个栽培种质和 195 个野生种质中确定了 394 万和 1957 万个单核苷酸多态性 (SNP)。该 SNP 数据集用于评估连锁不平衡 (LD) 衰减并识别特定和种群丰富的 SNP。这些特定和种群丰富的 SNP 表明快速适应并可以增强基因库中的遗传基础。
种子的形态反应出鹰嘴豆具有很高的遗传多样性，积累和利用基因组数据，对鹰嘴豆的改良至关重要。（图片由国际半干旱热带作物研究中心提供）
该研究构建了鹰嘴豆泛基因组来描述栽培鹰嘴豆及其野生祖先种质的基因组多样性。使用存在于一个物种中大约 80%个体的基因的分化树使该研究能够估计鹰嘴豆在过去 2100万年中的分化。该研究分析发现了在驯化、迁移和改良过程中显示选择特征的染色体片段和基因。在优良种质中鉴定了导致遗传多样性有限和适应性降低的有害突变的染色体位置。
基于基因组数据的育种方法，已经辅助国际半干旱热带作物研究中心育成了多个鹰嘴豆品种。（图片由国际半干旱热带作物研究中心提供）
该研究确定了地方品种改良相关性状的优良单倍型，这些单倍型可以通过基于单倍型的育种渗入优良育种系，并通过基因组学辅助育种和/或基因编辑找到清除有害等位基因的目标。最后，该研究提出了三种基于基因组预测的作物育种策略，以通过基于最佳贡献选择 (OCS) 的预育种来提高 16 个性状的作物生产力，同时避免遗传多样性的侵蚀。使用基于 OCS 和单倍型的基因组方法，100 粒种子重量（一种重要的产量相关性状）的预测性能分别提高了 23%和 12%。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04066-1
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