2021年12月13日，浙江大學農業與生物技術學院焦晨研究員和康奈爾大學Zhangjun Fei教授課題組等聯合在Nature Communications發表了題為 “Genomic analyses provide insights into spinach domestication and the genetic basis of agronomic traits” 的研究成果。該研究通過比較基因組學和群體基因組學等手段揭示了菠菜這一重要園藝作物的演化及馴化歷史，并利用所構建的高密度菠菜群體變異圖譜對包括抗性和品質在內的20個重要性狀進行了全基因組關聯分析，獲得了一系列與重要性狀相關聯的候選基因，為菠菜的抗病及品質改良育種工作奠定了基礎。   　　菠菜是一種營養豐富的藜科綠葉蔬菜。與其它重要園藝作物相比，菠菜的抗病及品質改良育種工作一直嚴重滯后，這在很大程度上歸咎于其基因組和群體遺傳多樣性相關數據的缺失。為此，該研究團隊于2017年在Nature Communications上發表了一個菠菜的基因組草圖和120份菠菜材料的轉錄組圖譜。由于技術和材料（菠菜基因組雜合度和重復序列較高）的限制，該基因組仍處于草圖水平。在本研究中，通過使用PacBio、 Hi-C技術以及特殊的雌雄同株可自交菠菜，最終獲得了一個高準確度的染色體水平參考基因組。團隊重構了包括菠菜、甜菜和藜麥等重要藜科物種的祖先核型，發現菠菜在與祖先藜科物種分化后出現了大量的基因組重排，這與其基因組中富含高重復序列等特征相吻合。   　　研究團隊收集并測序了來自世界范圍的300余份栽培和野生菠菜，構建了一個高密度的菠菜基因組變異圖譜，并利用群體基因組學深度解析了栽培和野生菠菜的遺傳多樣性和群體分化特點。同時本研究還通過對20個重要農藝性狀的全基因組關聯分析確定了一系列顯著相關的區域和候選基因，為培育高霜霉病抗性和低草酸菠菜的育種目標提供了便利。此外，通過比較野生和栽培菠菜的遺傳多樣性，還發現了菠菜不同于其他作物的基因組馴化特點，并鑒定到了一些和菠菜馴化性狀（如葉片表型、抽薹和開花）相關的受選區域，揭示了人工選擇在菠菜表型/基因型進化中的重要作用。這項研究不僅加深了大家對菠菜進化和馴化的認識，也為菠菜育種改良提供了寶貴的資源。   　　浙江大學的焦晨研究員為本文的共同第一和共同通訊作者、康奈爾大學的Zhangjun Fei教授和上海師范大學的王全華研究員、王全喜教授為本文的共同通訊作者，上海師范大學蔡曉鋒副教授、浙江農林大學孫學鵬教授和上海師范大學徐晨曦副教授為本文的共同第一作者。   　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-27432-z