正文
表1.全基因组变异的总结
系统发育关系
主成分分析(PCA)反映了栽培种质(包括育种品种和地方品种)有限的遗传多样性和野生种质中多样化的分布(图1b)。使用相邻连接法的进化树分析也确定了两个不同的群组(图1c)。 图1c中显示两个主要群体中,第一组包含六个野生物种材料,第二组包括剩余的地方品种,所有的育种品种和一个来自
C. cajanifolius
的野生种(ICP15629)。 这些结果表明
C. cajanifolius
为与栽培木豆最接近的野生物种,最可能是祖先物种。用STRUCTURE进一步分析,发现大量的材料显示了混合性,显示了木豆的育种品种和地方品种的基因混合的普遍性。
为了评估地理分布并验证起源中心,用F统计计算群体中遗传距离。地方品种和野生物种的按其大陆,国家和起源地进行分类。在大陆的范围内,当起源中心被认为是南亚时,两两结合F
ST
值与群体间的地理距离相关。来自南亚和撒哈拉以南非洲的F
ST
值(0.102)比例最低。这些F
ST
值表明木豆的起源路线来自于南亚到撒哈拉以南非洲地区,最后到南美洲和中美洲。
当F
ST
值根据印度的国家来计算,数据表明印度中部中央邦可能是木豆起源地的中心。计算不同国家和中央邦的成对F
ST
值,F
ST
最高值为南印度泰米尔纳德邦的0.060,这并不奇怪,因为这对应到地理上最遥远的群体。在短距离内检测到的F
ST
值仍然很高。
驯化和育种对遗传多样性的影响
在驯化和育种中受选择的基因位点在基因组中的变异很低。为了推断驯化和育种的影响,我们通过两种方式进行比较,即比较野生物种和地方品种,并比较地方品种和育种品种。为了检测由驯化和育种导致的选择消除,我们计算了多样性的减少(ROD),用10kb的窗口扫描全基因组。从野生物种和地方品种的比较与地方品种和育种品种的比较中共找到了2945个和1323个基因组区域,被确定为有更高ROD值。地方品种和育种品种多样性的减少可能是在驯化和育种期间进行了选择性消除。为了评估SVs在驯化和育种中的作用,我们在ROD区域检测CNV和PAV,检测到69个可能选择的SV(68个CNV和1个PAV)作为目标区域。
农艺性状的全基因组关联分析
使用栽培木豆446,568个高质量的SNPs分析全基因组连锁不平衡(LD)衰减率,平均为70kb。不同的伪分子(CcLGs)中LD是不同的。用286份材料的重测序数据对2012-2013年和2013-2014年收集的8个农艺性状数据进行表型分析,使用SUPER GWAS的方法估计标记-性状关联(MTA)。当P <0.05时共鉴定出241个MTAs。在第1年(2012-2013)检测到53个,在第2年(2013-2014)检测到90个,其余98个在合并的数据被检测到。
据观察,在某一年确定的许多MTA与另一年的MAF之间关联较弱或没有关联(图3)。至少四种性状,即50%开花天数,株高,每株植物初级分枝数和二级分枝数的数量,对温度和光周期长度高度敏感。GWAS分析显示许多数量性状位点和木豆对环境的适应性有关。