近日，中國熱科院生物所功能基因組與分子育種研究團(tuán)隊開發(fā)了木薯35 K液相育種芯片，在木薯功能基因組研究與基因組選擇育種方面具有重要意義，進(jìn)一步提高了我國木薯育種的自主創(chuàng)新能力。
木薯（Manihot esculenta）是大戟科木薯屬植物，是全球三大重要薯類作物之一，具有耐干旱、耐貧瘠、高產(chǎn)等優(yōu)良特性。開發(fā)一種低成本、高通量、高靈活性和高效率的基因分型平臺，對于木薯功能基因組研究與基因組選擇育種具有重要意義。單核苷酸多態(tài)性（SNP）芯片作為一種成熟的基因分型技術(shù)，可用于高通量檢測基因組中的SNP位點。SNP芯片的優(yōu)勢包括高通量、精確性、可重復(fù)性和相對較低的成本。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，SNP芯片已廣泛用于群體遺傳學(xué)分析、遺傳圖譜構(gòu)建、全基因組關(guān)聯(lián)分析和品種權(quán)保護(hù)等。
研究團(tuán)隊基于377份木薯種質(zhì)全基因組SNP標(biāo)記、2980種代謝物QTL和23個田間農(nóng)藝性狀QTL等信息，篩選出基因組上高多態(tài)性、低缺失率、分布均勻的35369個SNP作為背景位點，性狀緊密關(guān)聯(lián)的586個SNP作為前景位點進(jìn)行探針設(shè)計，成功研發(fā)出全球首款木薯液相育種芯片“GenoBaits Cassava35K”。
GenoBaits Cassava35K基因芯片在群體多樣性分析、系統(tǒng)發(fā)育分析、全基因組關(guān)聯(lián)分析中均具有較好的效果?；?03份代表性種質(zhì)的芯片基因型數(shù)據(jù)和197份樣本重測序數(shù)據(jù)的比較發(fā)現(xiàn)：（1）GenoBaits Cassava35K芯片具有極高的平均位點檢出率（99.5%）和基因組分布密度（平均空隙長度為1.76 kb）；（2）遺傳多樣性分析表明，基于芯片與基于重測序數(shù)據(jù)的樣本核苷酸多樣性呈顯著正相關(guān)；（3）利用GenoBaits Cassava35K芯片進(jìn)行多態(tài)性位點篩選，構(gòu)建了木薯種質(zhì)SNP指紋圖譜，應(yīng)用于木薯品種鑒定；（4）利用203份種質(zhì)芯片基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行GWAS分析，檢測到多個與先前重測序數(shù)據(jù)相同的顯著關(guān)聯(lián)位點。該芯片的研發(fā)將有助于縮短木薯育種周期，提升育種效率，進(jìn)一步提高我國木薯育種的自主創(chuàng)新能力。
相關(guān)研究成果以《GenoBaits Cassava35K: high-resolution multi-SNP arrays for genetic analysis and molecular breeding using targeted sequencing and liquid chip technology》為題發(fā)表于《Horticulture Research》。中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所博士后李超超、助理研究員葉曉雪為論文共同第一作者，胡偉研究員為通訊作者。該研究得到了海南省重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、熱帶作物生物育種全國重點實驗室科研專項等支持。
論文鏈接：https://academic.oup.com/hr/article/12/2/uhae305/8006185
