群体进化-经典案例-诺禾致源

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群体进化

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十字花科杂草短生命周期进化轨迹研究

Common evolutionary trajectory of short life-cycle in Brassicaceae ruderal weeds

期刊：Nature Communications
影响因子：17.69
发表单位：中国科学院
发表时间：2023年1月28日

一、研究背景

杂草严重影响农业生产，了解杂草如何起源并适应农田环境对于杂草的科学治理必不可少。Grime提出的的CSR生活史对策模型将植物分为竞争型(C)、耐受型(S)和杂草型(R)三种。为了适应农田、苗圃等低胁迫、高干扰的生活环境，抗干扰型杂草（Ruderal weeds）将能量主要分配给生殖生长，具有生命周期短、种子数量多等典型特征，但其背后的遗传学基础目前尚不清楚。同时，“人类-作物-杂草”已经成为探究人类活动对生态系统和物种进化影响的重要系统，杂草快速进化、适应环境的机制的研究可以帮助我们深入理解新物种起源与进化的基本原理。

二、研究结果

1.该研究以非模式物种，十字花科的八倍体杂草碎米荠作为研究对象，对来自云南的一个材料进行基因组从头组装和注释，并于中国收集了87个来自不同生态环境的87个样本进行重测序与群体进化分析，发现其中一个进化分（pop3）分布最为广泛，能够适应人类活动的频繁干扰并随人类活动扩散。该分支在分化过程中经历了强烈的瓶颈效应，与近缘分支（pop2）在开花调控途径上遗传分化显著，无法响应春化途径或光周期途径，在未经春化或者短日照条件下提前开花。
2.对pop2和pop3群体进行了FST分析，鉴定到了显著的分化区域，并对分化区域内的基因进行功能富集分析发现参与开花和春化等过程的途径显著富集。
3.通过遗传群体的BSA分析以及转基因植株的功能验证，定位并证实了FLC和CRY2是碎米荠无法响应春化途径和光周期途径的遗传学基础
4.在另一种十字花科杂草R.palustris中发现CRY2也存在同样持续激活的类似突变，说明类似突变在杂草进化中具有保守性。

研究结论

该研究首次建立了抗高干扰型杂草模式物种，发现FLC和CRY2突变是杂草相关性状演化的遗传学基础，提出了十字花科杂草的一条共同进化路径

重测序揭示桃可食用性进化历史

Genome re-sequencing reveals the evolutionary history of peach fruit edibility

期刊：Nature Communications
影响因子：11.88
发表单位：北京市农林科学院、诺禾致源（动植物研究部）
发表时间：2018年12月

一、研究背景

在昆明发现的260万年前的桃子内果皮化石与现代桃品种的内果皮十分一致，暗示了桃在驯化之前就已有可食用的果实，该过程可能涉及食果类动物介导的选择。因此，通过比较栽培桃及其野生近缘种的果实性状差异，为探索桃的物种形成和驯化历史提供了可能。

二、方法流程

取材

建库

测序

分析

10个栽培桃树品种+12个野生桃树品种+15个栽培杏仁品种+7个其他近缘野生品种+98个已研究桃树品种

350 bp 文库

测序平台：Illumina HiSeq2000/ HiSeq2500/HiSeq X Ten 测序深度：平均41.25×~72.18×

1. 变异检测
2. 种群结构
3. LD 连锁不平衡
4. 种群历史动态变化
5. 基因交流
6. 选择消除
7. CNV 变异分析

三、研究结果

1. 变异检测
全基因组重测序共产生677 Gb高质量数据，基因组覆盖度达82.24%~96.11%，共检测到24,280,369个SNPs。通过种群结构分析重新界定了2个野生近缘种：西康扁桃（Prunus tangutica）和蒙古扁桃（Prunus mongolica）。
2. 群体进化分析
结合古地理历史环境、考古学证据和桃近缘野生种的分歧时间及有效群体变化研究，明确了栽培桃起源于我国西南部的历史，揭示了桃及其野生近缘种的演化与青藏高原隆升及地形环境变化密不可分。
3. 基因交流分析
首次揭示了人类驯化前动物介导的选择促进了桃种可食用性的产生，并通过Treemix 模型阐明了古老的基因渗透事件导致了种间可食用性基因的传递。
4. CNV 和 SNP 变异分析及功能基因挖掘
通过全基因组 CNV 和 SNP 变异，分析筛选基因组强选择区域及可食用性相关基因，阐明了果实大小和果皮颜色性状的阶段性演化历史。