基于比较转录组的豌豆（Pisum sativum L.）起源驯化研究

Crop germplasm resources are the material basis for supporting agricultural development and innovation as well as crop genetic improvement. Crop domestication is a major event in the history of mankind. It not only provides humans with more food sources, but also provides many typical models for studying the evolutionary processes. Pea (Pisum sativum L.) is one of the earliest domesticated crops, and is also an important economic and grain-forage crop widely growed in the worldwide. However, the origin and domestication of cultivated pea remain unclear. Therefore, it’s necessary to investigate the pea domestication in further for understanding its domestication processes and directing its breeding. This study intends to apply comparative transcriptome techniques to study the origin and domestication of pea using pea and its close related wild germplasm resources in order to achieve the following objectives: 1) Through a comprehensive study of population genetic structure of pea and its close related wild germplasm resources based on morphology, SSR markers and genomic SNPs, revealing the genetic relationship between them; 2) By analyzing the genomic variation patterns and selection status as well as gene expression differentiation pattern of pea and its close related wild germplasm resources, exploring the genome regions and candidate genes under selection, and also uncovering the extent of gene expression differentiation and differentially expressed genes as well as domesticated gene. This study can not only reveal the process and genes of pea domestication, but also direct the effective use of the pea wild germplasm resources in pea breeding practices.

作物种质资源是支撑农业发展创新和作物遗传改良的物质基础。作物驯化是人类历史上的一次重大事件，不仅为人类提供了更多食物来源，同时为研究进化过程提供了典型模式。豌豆是最早驯化的作物之一，也是世界上广泛种植的重要经济和粮饲作物。但是目前豌豆的起源驯化过程仍不清楚，因此有必要对其进行深入研究。本研究拟借助比较转录组技术，利用豌豆及其近缘野生种质资源开展起源驯化研究，以期达到以下目标：1）通过形态、SSR标记和基因组多态性SNPs系统全面研究豌豆及其近缘野生种质资源的群体遗传结构，揭示其亲缘关系远近；2）通过分析豌豆基因组变异式样、受选择状况和表达分化模式，筛选豌豆基因组受选择的区域和基因，揭示栽培和野生豌豆的表达分化程度和差异表达基因，挖掘驯化基因。本研究的开展将对揭示豌豆起源驯化过程，挖掘驯化性状相关基因，充分利用豌豆野生种质资源，改良和拓宽我国豌豆育种亲本的遗传背景，提供重要的理论和育种价值。

作物驯化是人类历史上的一次重大事件，不仅为人类提供了更多食物来源，同时为研究进化过程提供了典型模式。豌豆是最早驯化的作物之一，也是世界上广泛种植的重要经济和粮饲作物。但是目前栽培和野生豌豆的群体遗传结构和物种划分尚存争议，起源驯化过程仍不清楚，因此有必要对其群体遗传结构、基因组变异式样和表达分化模式进行深入研究。本研究利用豌豆及其近缘野生种质资源开展了群体遗传分析和比较转录组分析，主要研究结果如下：1）通过基于形态、SSR标记和基因组多态性SNPs系统全面的研究了豌豆及其近缘野生种质资源的群体遗传结构，支持P. abyssinicum的独立物种地位，提出了豌豆属内包含3个物种的分类建议，揭示了栽培豌豆种下的遗传分化；2）通过群体基因组和比较转录组分析豌豆及其近缘野生种的基因组变异式样、受选择状况和表达分化模式，筛选了298个豌豆基因组受选择区域包含4581个候选基因，功能富集分析发现这些候选驯化基因涉及细胞壁合成等相关途径；差异表达分析结果发现豌豆组织间表达量相关性较低，而组织内表达模式比较一致；此外，在豌豆物种分化过程中发现了广泛的表达分化。以上研究结果将对更好的理解豌豆起源驯化过程、挖掘驯化性状相关基因，充分利用豌豆野生种质资源，改良和拓宽我国豌豆育种亲本的遗传背景，提供重要的理论和育种价值。