近日，广东省农业科学院作物所甘薯研究团队联合中国农业科学院作物研究所、康奈尔大学、中国科学院华南植物园、重庆师范大学等，通过构建甘薯等位基因剂量变异图谱，首次揭示了23个关键农艺性状相关的剂量QTL，明确了剂量QTL对性状变异的贡献，阐明了等位基因剂量调控参与甘薯性状改良的遗传规律。这一成果标志着甘薯重要性状遗传解析研究取得重大突破，不仅为甘薯育种提供了宝贵的遗传资源，为甘薯及其他多倍体作物的分子设计育种提供了新的理论依据。
相关研究成果以“Refining polyploid breeding in sweetpotato through allele dosage enhancement”为题，在植物学领域国际著名期刊Nature Plants（中科院生物学一区TOP，IF=15.8）发表。广东省农科院作物所张湘博博士、唐朝臣博士、江炳志副研究员、张荣博士以及重庆师范大学李明副研究员为论文共同第一作者。广东省农科院作物所王章英研究员、中国农业科学院作物研究所付俊杰研究员、美国康奈尔大学费章君教授和中国科学院华南植物园刘旭副研究员为论文共同通讯作者。
甘薯是世界上重要的粮食作物，其基因组由六套染色体组成，这种遗传复杂性赋予多倍体物种更丰富的表型变异和适应性，但也使育种选择变得更加困难。
本研究通过对294份甘薯核心种质进行深度测序，构建了等位基因剂量变异图谱。该图谱定量了等位变异在六套染色体上的拷贝数，结合23个关键农艺性状，阐明了等位基因剂量对性状表型调控具有显著影响。同时，该研究回顾了甘薯育种史，发现育种家对剂量QTL无意识地选择，促使现代育成种从单位点-多位点共同剂量累积了更多的优势等位变异。为了验证以上发现，本研究对关键候选基因IbEXPA4进行验证，发现了基因上游等位变异剂量抑制IbEXPA4基因表达，进而促进薯块膨大，阐明了等位变异、基因表达、表型调控三者之间的剂量调控关系。
研究首次从等位基因剂量角度去探究多倍体甘薯的基因组育种规律，为甘薯分子设计育种提供重要的理论指导，也为全球多倍体作物的遗传改良提供了新的视角。
该研究得到了国家重点研发计划、国家甘薯产业技术体系、广东省科学技术厅、广东省农业农村厅以及广东省农科院等各级项目资助。
剂量QTL位点
多倍体研究加速探究变异丰富的多样薯块奥秘
https://www.nature.com/articles/s41477-024-01873-y
来源：广东省农科院