中新網(wǎng)銀川5月8日電 (記者 李佩珊)記者8日從寧夏農(nóng)林科學(xué)院獲悉，由該院農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心研究員鞏檑團(tuán)隊(duì)及臨沂大學(xué)教授張洪霞聯(lián)合開展的馬鈴薯研究領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“基于馬鈴薯單倍型基因組組裝與全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定糖含量及塊莖產(chǎn)量候選基因”為題，發(fā)表于國(guó)際知名期刊《園藝研究》，該研究基于基因組組裝和全基因組關(guān)聯(lián)分析，鑒定到影響馬鈴薯葉片糖分與塊莖產(chǎn)量的重要基因，為馬鈴薯為分子育種提供重要靶點(diǎn)。
寧夏是中國(guó)重要的馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)之一，馬鈴薯作為全球重要的非谷類糧食作物，在保障糧食安全和豐富膳食結(jié)構(gòu)方面意義重大。然而，復(fù)雜的基因組結(jié)構(gòu)，尤其是擁有特殊性狀的種質(zhì)資源的參考基因組匱乏，嚴(yán)重制約了其產(chǎn)量與品質(zhì)的靶向提升。
此次研究中，科研團(tuán)隊(duì)以高淀粉、耐旱型的四倍體馬鈴薯品種“寧薯15”的花藥培養(yǎng)后代為材料，成功構(gòu)建出染色體級(jí)別的單倍型解析基因組。該基因組總組裝大小為1.653Gb，各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)異，達(dá)到高質(zhì)量植物基因組標(biāo)準(zhǔn)。通過比較基因組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)多個(gè)與淀粉、蔗糖等代謝及類胡蘿卜素合成相關(guān)的基因家族經(jīng)歷正向選擇。
同時(shí)，科研人員在141份馬鈴薯種質(zhì)材料中開展全基因組關(guān)聯(lián)分析，檢測(cè)出53個(gè)與果糖、葡萄糖和蔗糖含量顯著相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)，并明確編碼液泡膜糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因StTST2為與葡萄糖含量顯著相關(guān)的候選基因。功能驗(yàn)證顯示，過表達(dá)StTST2可顯著提高光合速率、葉綠素和糖含量，增加生物量、塊莖產(chǎn)量和種子數(shù)。免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該蛋白與蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SUT2直接互作，在糖分運(yùn)輸與積累中發(fā)揮核心作用。
本研究提供的自育優(yōu)良品種的高質(zhì)量單倍型基因組圖譜，以及成功定位的關(guān)鍵基因，為馬鈴薯分子育種和定向遺傳改良提供了豐富的理論數(shù)據(jù)，也為馬鈴薯育種技術(shù)升級(jí)、單產(chǎn)提升和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展儲(chǔ)備了新質(zhì)生產(chǎn)力。(完)