菠菜富含維生素和礦物質(zhì)元素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是重要的葉用蔬菜，我國(guó)作為世界上最大的菠菜生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，栽培面積逐年增加。我校王全華研究團(tuán)隊(duì)一直致力于菠菜種質(zhì)資源的收集、評(píng)價(jià)與創(chuàng)新利用和重要性狀關(guān)鍵基因的挖掘與基因組學(xué)研究，聚焦菠菜核心種質(zhì)資源體系、菠菜抗逆及優(yōu)良品質(zhì)的分子機(jī)制和雌性系育種技術(shù)的研究，先后選育‘滬菠’系列菠菜新品種8個(gè)，累計(jì)推廣面積10000畝以上。日前，團(tuán)隊(duì)在菠菜基因組研究領(lǐng)域又取得了一項(xiàng)重大標(biāo)志性研究成果，聯(lián)合康奈爾大學(xué)Boyce Thompson研究所（BTI）費(fèi)章君教授課題組等多家科研機(jī)構(gòu)完成了新一代菠菜基因組精細(xì)圖譜繪制、重要農(nóng)藝性狀遺傳基礎(chǔ)和菠菜馴化歷史的解析。

 12月13日，該研究成果以“基因組解析揭示菠菜的馴化和農(nóng)藝性狀的遺傳基礎(chǔ)”（Genomic analyses provide insights into spinach domestication and the genetic basis of agronomic traits）為題在《自然·通訊》（Nature Communications）雜志在線(xiàn)發(fā)表。

菠菜基因組測(cè)序與藜科祖先核型的重建與進(jìn)化分析

該研究采用PacBio三代測(cè)序與Hi-C三維基因組聯(lián)合分析，完成了全新一代菠菜高質(zhì)量染色體規(guī)模參考基因組，組裝的基因組高度準(zhǔn)確、完整和連續(xù)，基因組組裝大小894.3 Mb，contig N50提高到23.8 Mb，約98.3%的基因組序列被錨定和排序在6條菠菜染色體上，是迄今為止最高質(zhì)量的菠菜基因組序列圖譜。在此基礎(chǔ)上，對(duì)305個(gè)栽培和野生菠菜種質(zhì)資源開(kāi)展了基因組變異分析，利用全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）剖析了菠菜重要農(nóng)藝性狀的遺傳變異結(jié)構(gòu)，挖掘出菠菜控制霜霉病抗性、草酸含量、耐抽薹和株型等性狀的關(guān)鍵候選基因位點(diǎn)，揭示了栽培菠菜遺傳多樣性形成的分子機(jī)制。通過(guò)進(jìn)化和馴化分析，系統(tǒng)解析了菠菜染色體的形成與進(jìn)化歷史，揭示了人工選擇在菠菜重要農(nóng)藝性狀形成進(jìn)化中的重要作用，為菠菜功能基因組深入研究、優(yōu)異基因資源的利用等菠菜遺傳育種研究提供了重要數(shù)據(jù)支持，具有重要現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)理論價(jià)值。

上海師范大學(xué)王全華研究員、王全喜教授、浙江大學(xué)焦晨研究員、康奈爾大學(xué)費(fèi)章君教授為該論文的共同通訊作者，上海師范大學(xué)蔡曉鋒副教授、徐晨曦副教授，浙江大學(xué)焦晨研究員，浙江農(nóng)林大學(xué)孫學(xué)鵬教授為該論文的共同第一作者。該研究受到上海市部分地方院校能力建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)、上海市農(nóng)業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新項(xiàng)目，上海市科技興農(nóng)項(xiàng)目，上海植物種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心，上海植物種質(zhì)資源工程技術(shù)研究中心，上海市植物分子科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海省蔬菜遺傳與生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題和美國(guó)自然科學(xué)基金的共同資助。

（供稿、攝影：生命科學(xué)學(xué)院）