近日，國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·遺傳學(xué)》發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所楊青川團(tuán)隊(duì)的研究成果。該團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了紫花苜蓿的高質(zhì)量泛基因組，深入解析了其遺傳多樣性及關(guān)鍵農(nóng)藝性狀的遺傳基礎(chǔ)，為紫花苜蓿的遺傳改良提供了新的理論支撐。

  紫花苜蓿，被譽(yù)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(fù)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(guān)基因一直是個(gè)難題。

  

  《自然·遺傳學(xué)》發(fā)表頁面截圖 （中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(tuán)隊(duì)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(jìn)的三代測(cè)序技術(shù)，團(tuán)隊(duì)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(gè)結(jié)構(gòu)變異。基于這些數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了紫花苜蓿的泛基因組，共鑒定出約5.4萬個(gè)非冗余基因家族。

  通過深入分析，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一系列與耐鹽和飼用品質(zhì)等關(guān)鍵農(nóng)藝性狀相關(guān)的結(jié)構(gòu)變異和候選基因。特別是微管相關(guān)蛋白基因MsMAP65和赤霉素合成關(guān)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(diǎn)。

  

  MsGA3ox1 基因調(diào)控紫花苜蓿莖葉比 （中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所 供圖）

  此外，團(tuán)隊(duì)還利用泛基因組篩選的標(biāo)記對(duì)紫花苜蓿的多個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了基因組選擇分析。結(jié)果顯示，結(jié)構(gòu)變異在預(yù)測(cè)復(fù)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(tuán)隊(duì)多年來在紫花苜蓿功能基因組學(xué)研究領(lǐng)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(shù)體系、農(nóng)業(yè)生物育種國家科技重大專項(xiàng)等多個(gè)項(xiàng)目的聯(lián)合資助。