種質(zhì)資源鑒定的內(nèi)容及方法之：高通量測序

農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源是保障國家糧食安全與重要農(nóng)產(chǎn)品供給的戰(zhàn)略性資源，是農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新與現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。加強(qiáng)種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定評價工作，深度發(fā)掘優(yōu)異種質(zhì)和優(yōu)異基因，構(gòu)建DNA分子指紋圖譜庫，將會提高種質(zhì)資源利用效率，促進(jìn)種質(zhì)資源創(chuàng)新利用。高通量測序技術(shù)可以用作種質(zhì)資源基因型鑒定，為大樣本量種質(zhì)材料的基因型精準(zhǔn)鑒定提供了可能；但是，目前我國保存的種質(zhì)資源基因型鑒定大多數(shù)還使用傳統(tǒng)分子標(biāo)記，基于高通量測序技術(shù)的基因型鑒定僅在少數(shù)物種種質(zhì)資源中得到應(yīng)用，但是隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展與成熟，大樣本量的種質(zhì)資源基因型精準(zhǔn)鑒定正在受到科研工作者的青睞，下面我們就來看幾個高通量測序在種質(zhì)資源鑒定應(yīng)用中的案例：

水稻種質(zhì)資源鑒定

2018年4月發(fā)表在《Nature》的“3,010份亞洲栽培稻基因組研究”。該研究針對水稻起源、分類和馴化進(jìn)行了深入研究，揭示了亞洲栽培稻的起源和群體基因組變異結(jié)構(gòu)，剖析了水稻核心種質(zhì)資源的基因組遺傳多樣性。該研究將推動水稻規(guī)?；虬l(fā)掘和水稻復(fù)雜性狀分子改良，提升全球水稻基因組研究和分子育種水平。

3010份水稻系統(tǒng)發(fā)育樹

黃瓜種質(zhì)資源鑒定

2018年10月發(fā)表在《Horticulture Research》上的“1,234份黃瓜種質(zhì)遺傳多樣性及核心種質(zhì)開發(fā)”中，通過對黃瓜種質(zhì)進(jìn)行基因型鑒定。發(fā)現(xiàn)黃瓜主要分為三個亞群，分別是黃瓜起源地南亞亞群、東亞亞群和其他地區(qū)的品種形成的亞群。還通過全基因組關(guān)聯(lián)研究確定了與 13 個性狀相關(guān)的SNP位點(diǎn)。最后，開發(fā)了一個包含 395 種材料的核心種質(zhì)集，代表了96%的遺傳變異。這些核心種質(zhì)資源對黃瓜優(yōu)異基因資源的利用和黃瓜基因組的深度解析提供了數(shù)據(jù)鑒定支持。

1234份黃瓜種質(zhì)資源地理分布

大麥種質(zhì)資源鑒定

2018年12月發(fā)表在《Nature Genetics》上的“22,621份庫存大麥種質(zhì)資源基因組多樣性研究“，該研究揭示了全球馴化大麥的種群結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步檢測了大麥基因庫的已報道和新的潛在形態(tài)位點(diǎn)，找到了大麥和水稻中無倒刺芒趨同選擇的證據(jù)，同時在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了基因型數(shù)據(jù)和性狀數(shù)據(jù)的整合平臺，并依托種質(zhì)資源性狀數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量性狀新基因發(fā)掘。為開展基于基因型的大樣本核心種質(zhì)構(gòu)建、精準(zhǔn)鑒定和深度研究提供了思路。

大麥遺傳結(jié)構(gòu)

小麥種質(zhì)資源鑒定

2019年9月發(fā)表在《Nature Genetics》上的“44,624份小麥全基因組選擇及關(guān)聯(lián)分析研究“，采用GBS簡化基因組測序方法，結(jié)合全球多個地區(qū)多年多點(diǎn)表型數(shù)據(jù)，進(jìn)行全基因組選擇和全基因組關(guān)聯(lián)分析，并且構(gòu)建了44,624份小麥品系性狀相關(guān)標(biāo)記的指紋圖譜，這些數(shù)據(jù)為小麥分子育種提供了珍貴的遺傳資源。

小麥指紋圖譜分析

普通菜豆種質(zhì)資源鑒定

2019年12月發(fā)表在《Nature Genetics》上的“683份普通菜豆全基因組重測序研究”，該研究從6,500余份普通菜豆種質(zhì)資源中精心挑選683份能夠代表大多數(shù)遺傳多樣性的材料進(jìn)行全基因組重測序，分析了普通菜豆種質(zhì)資源的基因組變異，構(gòu)建了首張普通菜豆的高密度變異圖譜，結(jié)合多年多點(diǎn)的精準(zhǔn)表型調(diào)查工作，堅定到一些涉及開發(fā)期、生長習(xí)性、籽粒特性、病蟲害等性狀的特點(diǎn)，加速普通菜豆分子育種進(jìn)程。

普通菜豆地理分布

辣椒種質(zhì)資源鑒定

2021年8月發(fā)表在《PNAS》上的“10,038份辣椒群體基因組分析”，調(diào)查了野生和馴化辣椒的基因組多樣性和種群結(jié)構(gòu)，追溯了進(jìn)化路線，并提供了一個反映人類貿(mào)易和歷史/文化影響的辣椒傳播模型。本結(jié)果突出了西-東擴(kuò)張路線，揭示了南美洲和中美洲、非洲以及東亞/南亞之間的聯(lián)系，后兩者構(gòu)成了辣椒多樣性的重要多樣化中心。最后，文章提出了種質(zhì)資源庫管理的思路和未來種質(zhì)資源開發(fā)利用的方向。

全球辣椒多樣性

鷹嘴豆種質(zhì)資源鑒定

2021年11月發(fā)表在《Nature》上的“3,366份鷹嘴豆種質(zhì)遺傳變異圖譜研究”，通過對鷹嘴豆全球種質(zhì)資源進(jìn)行全基因組重測序和分析，構(gòu)建了鷹嘴豆遺傳變異的完整圖譜，代表了全球鷹嘴豆的遺傳多樣性，并揭示了鷹嘴豆的起源和馴化路線，闡釋了分子育種在鷹嘴豆中的應(yīng)用，為鷹嘴豆的育種實(shí)踐提供良好的遺傳資源。

鷹嘴豆馴化和傳播路徑

除此之外，陸續(xù)還有不少物種開展了大規(guī)模測序工作，實(shí)現(xiàn)對種質(zhì)資源基因型精準(zhǔn)鑒定，挖掘優(yōu)異種質(zhì)和優(yōu)異基因，如西南大學(xué)團(tuán)隊對588份油菜進(jìn)行全基因組重測序，為油菜的起源和改良?xì)v史提供了重要的資源；浙江大學(xué)團(tuán)隊對991份油菜種質(zhì)資源全基因組重測序，揭示了油菜的演化以及不同生態(tài)型油菜開花時間分化在基因組上的足跡；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所團(tuán)隊對510份苦蕎全基因組重測序，系統(tǒng)構(gòu)建了苦蕎基因組變異圖譜；南京農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊對312份梨樹種質(zhì)全基因組重測序，為梨樹的分子育種和基因鑒定提供了遺傳資源；國際竹藤研究中心團(tuán)隊對417份竹子進(jìn)行全基因組重測序，揭示了竹子種群結(jié)構(gòu)和性狀遺傳基礎(chǔ)；中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所利用815份核桃和泡核桃材料構(gòu)建了核桃基因組變異圖譜，揭示了核桃適應(yīng)性和重要農(nóng)藝性狀形成的遺傳機(jī)制。

上述的研究工作為種質(zhì)資源利用提供了豐富的遺傳資源，但是與保存的52萬份種質(zhì)資源相比，種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定的工作還有待加強(qiáng)。

百邁客作為較大的測序服務(wù)商之一，擁有國內(nèi)外最全的測序平臺，可為眾位科研工作者提供大樣本量的動植物種質(zhì)資源測序工作，及完整的分析方案，共同推進(jìn)種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定，提高種質(zhì)資源利用效率。

種質(zhì)資源鑒定內(nèi)容

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