中国农科院作科所在大麦突变体资源与大麦属物种分化方面取得多项进展

庞大而复杂的基因组结构导致麦类作物在新基因发掘与功能研究等方面的进展较其它禾本科作物偏慢。大麦是麦类作物中基因组相对简单的二倍体物种，长期以来为其它麦类作物的基因发掘与利用提供了重要参考。丰富的变异资源与高效的基因定位及功能验证技术体系，可加速新基因的发掘与功能解析。

近日，中国农科院作科所小麦大麦优异种质资源发掘与创新利用团队在植物科学经典期刊The Plant Journal发表了题为“A novel type of malformed floral organs mutant in barley was conferred by loss-of-function mutations of the MADS-box gene HvAGL6”的论文。

研究者通过前期创制的大麦“哈铁系（HTX）”突变体库，发掘了大量新型的变异资源。结合正向遗传学策略与TILLING突变体筛选验证，快速克隆了多个调控花器官发育的关键基因，再次证实了该突变体库的应用价值。

大麦花器官突变体的鉴定与突变基因克隆

本研究受中国农业科学院科技创新工程、作物基因资源与育种全国重点实验室、农业农村部粮食作物基因资源评价利用重点实验室资助。团队客座研究生孙曼（山西农业大学）、博士研究生高广奇、副研究员蒋枞璁为论文共同第一作者，杨平研究员为通讯作者，团队首席李立会研究员、张锦鹏研究员对本研究提供了支持与指导。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16936

另外，该团队长期致力于麦类作物近缘野生种资源的发掘与利用。以大麦属为例，其已知33个物种的自然群落广泛分布于地中海、欧亚大陆西部、北美、南美和南非各地，多样性的生态栖息地为物种分化创造了条件，这一过程中亦产生了丰富的遗传变异，尤其是环境适应性相关的优良基因。然而，在过去二十年的大麦属系统发育研究中，多数仅基于单基因或少数单拷贝基因的序列变异，不足以充分揭示大麦属物种的复杂进化关系。缺乏可跨物种高效捕获特异性序列的技术体系，是当前相关研究中面临的瓶颈问题。

近日，团队成员在期刊Molecular Phylogenetics and Evolution发表了题为“Disentangling sources of gene tree discordance for Hordeum species via target-enriched sequencing assays”的论文。研究者通过自主设计的液相探针捕获（HorCap v1.0）和多重PCR（BarPlex v1.0）两套技术体系，实现了跨物种单拷贝直系同源片段的捕获测序。基于开发的分析流程，推断了大麦属物种之间复杂的系统发育关系。针对部分基因树之间的高度冲突，进一步检测了基因树不一致性的来源是基因渗入还是不完全谱系分选（ILS）。根据随机本地时钟模型以及小麦属和大麦属的先验校准，评估了大麦属物种的分歧时间与祖先种的地理分布，修正了部分二倍体祖先种与多倍体种的关系框架。该研究为明确大麦属物种的分化规律及指导野生种质资源的合理利用奠定了基础。

跨物种直系同源片段的捕获与分析流程

本研究得到中国农业科学院科技创新工程和基本科研业务费资助。团队已毕业博士研究生金彦龙为论文第一作者，杨平研究员为通讯作者；西北农林科技大学吉万全教授、杜欣博士也参与了此项工作。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ympev.2024.108160