2021-06-09 15:01:00
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所聯(lián)合有關(guān)單位開展野生和栽培苧麻基因組比較及群體進(jìn)化分析，首次系統(tǒng)揭示了苧麻馴化過程中基因組的演化特點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)了多個(gè)纖維生長(zhǎng)相關(guān)基因的馴化選擇印跡。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《植物雜志（The Plant Journal）》上。
具有悠久歷史的“中國(guó)草”
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人劉頭明介紹，苧麻是中國(guó)古老的作物，原產(chǎn)于我國(guó)的西南地區(qū)。目前已知最早的苧麻制品，是浙江錢山漾新石器時(shí)代遺址出土的苧麻布和細(xì)麻繩，有4700余年歷史。《過故人莊》中“把酒話桑麻”中的“桑麻”指中國(guó)古代的兩個(gè)重要紡織原料：桑蠶絲和苧麻，在詩(shī)句中代指農(nóng)業(yè)?！对?shī)經(jīng)》中也有“東門之池，可以漚纻”的表述，可見苧麻在中國(guó)古代農(nóng)業(yè)中的重要地位。
用途廣泛的苧麻。中國(guó)農(nóng)科院供圖
中國(guó)的苧麻產(chǎn)量約占全世界苧麻產(chǎn)量的90%以上，苧麻在國(guó)際上被稱為“中國(guó)草”。
據(jù)介紹，目前，苧麻屬約有120個(gè)種，中國(guó)發(fā)現(xiàn)31個(gè)種和12個(gè)變種。
定向選育苧麻的重要性
苧麻主要有纖維用和飼用兩大用途。其中飼用苧麻的粗蛋白含量高（類似于苜蓿的特征），適合作為飼料，這成為苧麻開發(fā)的主要新用途。
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)苧麻的研究方向?yàn)槔w維性狀的改良。劉頭明向記者解釋道：“簡(jiǎn)單來說，苧麻的不同用途對(duì)苧麻纖維水平不一樣。以紡織品生產(chǎn)為目的，苧麻需要更高的纖維產(chǎn)量和品質(zhì)，而飼料生產(chǎn)則需要相對(duì)低纖維的苧麻來便于切碎加工和動(dòng)物采食。”由此來看，解析苧麻纖維形成機(jī)制，對(duì)于定向選育高纖維纖用苧麻或低纖維飼用苧麻均具有重要的意義。劉頭明介紹，本次研究就是以野生苧麻為材料，以飼用功能為目的，以傳統(tǒng)育種技術(shù)和分子生物學(xué)為手段，最終實(shí)現(xiàn)飼用苧麻的從頭馴化。
栽培種苧麻（左圖）和野生青葉苧麻（右圖）形態(tài)比較。中國(guó)農(nóng)科院供圖
揭示苧麻馴化機(jī)制
分類學(xué)、遺傳學(xué)等研究表明，栽培苧麻是從野生青葉苧麻馴化而來的，但青葉苧麻纖維產(chǎn)量并不高?？梢?，在栽培苧麻馴化過程中，纖維發(fā)育相關(guān)基因受到了重點(diǎn)選擇。然而，有關(guān)栽培苧麻的馴化分子機(jī)制一直未被闡明。研究人員測(cè)序組裝了野生種“青葉苧麻”和栽培種“中飼苧1號(hào)”基因組，得到兩個(gè)高質(zhì)量的基因組。通過序列比較發(fā)現(xiàn)兩個(gè)基因組存在大量序列變異。
研究人員進(jìn)一步對(duì)14個(gè)野生青葉苧麻種質(zhì)和46個(gè)栽培種進(jìn)行重測(cè)序，并構(gòu)建了苧麻的基因組變異圖譜。通過野生和栽培種苧麻基因組組裝和比較，結(jié)合群體變異組分析，科研人員發(fā)現(xiàn)了多個(gè)與纖維產(chǎn)量相關(guān)的基因組片段具有清晰的馴化選擇印跡。
研究使用的兩種不同苧麻品種。中國(guó)農(nóng)科院供圖
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目資助。（記者 周懷宗 實(shí)習(xí)生 劉文婧）
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