12月12日，我院作物所甘薯研究團隊聯合中國農業科學院作物研究所、康奈爾大學、中國科學院華南植物園、重慶師範大學等，通過構建甘薯等位基因劑量變異圖譜，首次揭示了23個關鍵農藝性狀相關的劑量QTL，明確了劑量QTL對性狀變異的貢獻，闡明了等位基因劑量調控參與甘薯性狀改良的遺傳規律。這一成果標誌著甘薯重要性狀遺傳解析研究取得重大突破，不僅為甘薯育種提供了寶貴的遺傳資源，為甘薯及其他多倍體作物的分子設計育種提供了新的理論依據。

　　相關研究成果以“Refining polyploid breeding in sweetpotato through allele dosage enhancement”為題，在植物學領域國際著名期刊Nature Plants（中科院生物學一區TOP，IF=15.8）發表。我院作物所張湘博博士、唐朝臣博士、江炳誌副研究員、張榮博士以及重慶師範大學李明副研究員為論文共同第一作者。我院作物所王章英研究員、中國農業科學院作物研究所付俊傑研究員、美國康奈爾大學費章君教授和中國科學院華南植物園劉旭副研究員為論文共同通訊作者。

　　甘薯是世界上重要的糧食作物，其基因組由六套染色體組成，這種遺傳複雜性賦予多倍體物種更豐富的表型變異和適應性，但也使育種選擇變得更加困難。

　　本研究通過對294份甘薯核心種質進行深度測序，構建了等位基因劑量變異圖譜。該圖譜定量了等位變異在六套染色體上的拷貝數，結合23個關鍵農藝性狀，闡明了等位基因劑量對性狀表型調控具有顯著影響。同時，該研究回顧了甘薯育種史，發現育種家對劑量QTL無意識地選擇，促使現代育成種從單位點-多位點共同劑量累積了更多的優勢等位變異。為了驗證以上發現，本研究對關鍵候選基因IbEXPA4進行驗證，發現了基因上遊等位變異劑量抑製IbEXPA4基因表達，進而促進薯塊膨大，闡明了等位變異、基因表達、表型調控三者之間的劑量調控關係。

　　研究首次從等位基因劑量角度去探究多倍體甘薯的基因組育種規律，為甘薯分子設計育種提供重要的理論指導，也為全球多倍體作物的遺傳改良提供了新的視角。

　　該研究得到了國家重點研發計劃、國家甘薯產業技術體係、廣東省科學技術廳、廣東省農業農村廳以及廣東省農科院等各級項目資助。

　　原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-024-01873-y

劑量QTL位點

多倍體研究加速探究變異豐富的多樣薯塊奧秘