683份核心种质绘制普通菜豆高精度图谱


 
683份核心种质绘制普通菜豆高精度图谱  
 

基于683份普通菜豆种质资源重测序而获得的单倍型图谱。武晶供图

基于683份普通菜豆种质资源重测序而获得的单倍型图谱。武晶供图

几种普通菜豆种质资源。李晨摄

几种普通菜豆种质资源。李晨摄

普通菜豆。武晶供图

普通菜豆。武晶供图

普通菜豆是全球种植范围最广、栽培面积最大、食用人群最多的食用豆类。1223日,《自然—遗传学》以长文形式发表了683份普通菜豆资源全基因组重测序结果分析,以及普通菜豆最大规模的主要农艺性状表型鉴定结果。该项工作由中国农业科学院作物科学研究所(以下简称作科所)特色农作物优异种质资源发掘与创新利用团队联合国内外6家科研单位共同完成。

论文通讯作者、作科所研究员王述民告诉《中国科学报》:“我们团队利用现代测序技术系统阐释了普通菜豆种质资源的遗传多样性,构建了规模最大、表型数据最完整、基因信息量最多的表型和基因型变异数据库,为培育高产与抗病的普通菜豆提供了宝贵的遗传资源。然后,我们通过全基因组关联分析鉴定到一系列可靠的关联位点/基因,为普通菜豆的分子育种提供了大量关键性状的准确标记选择依据,加速普通菜豆分子育种进程。”

可以当粮食的豆科作物

根据联合国粮农组织统计,普通菜豆全世界年种植面积约为3.65千万公顷,总产约3.14千万吨,约占食用豆类总产量的50%,仅次于豆科作物大豆。

论文第一作者、作科所副研究员武晶介绍,普通菜豆是豆科作物,具有高蛋白、中淀粉、低脂肪、营养元素丰富等特点,是人类十分重要的植物蛋白质来源。

普通菜豆每100克籽粒蛋白质含量为20~30克,是小麦含量的2倍,玉米含量的4倍;脂肪含量却很低,是大豆的含量的1/20,玉米含量的1/5,是小麦含量的一半,人体易于吸收,可大量食用,且可当主食;淀粉含量中等,略低于小麦、玉米等。同时,普通菜豆富含丰富的矿物元素,每100克含钾1406毫克,是小麦含量的3.5倍、玉米含量的4.5倍;叶酸394毫克,是小麦含量的9倍,玉米含量的16倍。

论文共同通讯作者、美国田纳西州立大学教授Matthew Blair介绍,普通菜豆是发达国家和地区调节膳食结构的重要食品,在欧美等众多国家普遍食用,同时也能为解决贫困地区营养匮乏和人类生存繁衍发挥巨大作用。

在我国,根据食用器官的不同,把普通菜豆划分为两大类。论文共同第一作者、作科所副研究员王兰芬介绍,以食用籽粒为主的称之芸豆或干菜豆,以食用嫩荚为主的称之荚用菜豆或四季豆。而他们这项工作的研究对象主要是以食用籽粒作粮食用途的普通菜豆。

籽粒用普通菜豆在我国主要分布于黑龙江西北部、云南大部、贵州大部、四川凉山、陕西北部、山西北部、新疆北部、内蒙古凉城等地区。据联合国粮农组织统计,我国年播种面积约80.7万公顷,年平均产量为133万吨,居世界第五,是世界普通菜豆主要出口国之一。普通菜豆也是我国主要的出口创汇商品之一。

本底不清限制普通菜豆育种

“我们这个团队长期从事普通菜豆种质资源的收集、引进、鉴定等工作,已收集保存有6500余份种质资源。”王述民介绍,这些资源来源于安第斯基因库和中美基因库,包括野生种、地方种和现代育成品种。“由于我国对普通菜豆种质资源的遗传研究起步较晚,对现有种质资源研究不足,鉴定不够,导致这些宝贵资源的遗传本底不清、难以被育种家有效利用,在一定程度上限制了我国普通菜豆的育种和产业发展。”

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