基于基因组学的谷子起源分析

谷子是世界上最古老的作物之一，至今仍是我国北方旱作生态农业的主栽作物；谷子较小的基因组和二倍体自花授粉特性更使其正在发展成为基因组研究的另一模式作物。因此，谷子的起源进化和起源中心研究对理论和实践均意义重大。东亚是谷子的起源中心已得到多方面肯定，但近年来提出了东亚和欧洲独立起源说、中亚起源说和多地独立起源说等假说，使得谷子起源研究成为一个关注的热点。本研究利用来自东亚、中亚和欧洲的562份谷子农家品种和谷子祖先野生种青狗尾草288份，通过覆盖全基因组的SSR标记分析、ITS 和IGS分析、叶绿体基因标记分析和基因组部分测序分析，系统研究栽培谷子的起源地点和次数，了解谷子和青狗尾草不同地理区域的居群遗传结构与基因交流，了解驯化对谷子遗传多样性的影响，并为探索谷子驯化后的早期扩散传播路线提供基因组证据，为谷子资源研究和驯化相关性状的深入研究提供基础。

谷子的起源有多个学说，存在着多种观点需要澄清。本研究取得以下研究进展：（1）ISSR标记分析表明，中国青狗尾草表现了丰富的多样性，中国谷子和欧洲谷子都和来自黄河流域的一组青狗尾草有着紧密的遗传关系，预示着欧洲谷子来源中国。（2）中国谷子农家品种遗传多样性研究揭示了黄河流域存在最丰富的多样性，预示着黄河流域是谷子的起源地。（3）IGS序列分析表明谷子和青狗尾草共有两种类型结构特征，来自相同地区的谷子和青狗尾草具有相同的IGS类型。（4）明确了中国青狗尾草2个类群5个亚类群的群体结构和丰富的遗传变异。（5）构建了谷子基因组变异的单倍型图谱，对47个植物和农艺性状进行了全基因组关联分析，根据落粒性驯化基因分析，支持谷子是单起源中心的观点；（6）谷子SSR多态性分子标记开发取得进展，构建了覆盖谷子全基因组的高多态性SSR标记物理图谱。.本项目的执行在 Nature Genetics， Journal of Experimental Botany，BMC Genomics, G3 和Journal of Integrative Agriculture等刊物发表论文6篇，培养博士1人，硕士4人。