Advanced Science | 中国农科院作科所与南京农大合作揭示荞麦籽粒离子组变异遗传基础

荞麦属于蓼科荞麦属双子叶杂粮作物，我国是荞麦属生物多样性中心及栽培荞麦起源中心。苦荞起源于喜马拉雅地区，是我国干旱半干旱地区、高海拔冷凉地区的主要粮食作物和南方秋季填闲的重要经济作物。苦荞籽粒富含芦丁等黄酮类生物活性成分及镁、硒、锌等多种微量元素，在酸性土壤环境下具有较强的适应性。因此，解析苦荞籽粒离子元素变异遗传基础，有助于为荞麦品质和抗逆育种提供新思路。

近日，中国农业科学院作物科学研究所周美亮研究员团队与南京农业大学资源与环境科学学院黄新元教授团队合作在Advanced Science上发表了题为“Genome-Wide Association Studies Reveal the Genetic Architecture of Ionomic Variation in Grains of Tartary Buckwheat”研究论文。该研究解析了苦荞籽粒离子元素变异的遗传基础，鉴定到调控重要离子含量（如Na、Zn离子）的关键遗传位点。

研究团队通过全基因组关联分析鉴定了与苦荞籽粒20种离子元素关联的遗传位点和离子转运蛋白基因。其中鉴定到营养元素（Fe，Ca，Zn）关联的18个遗传位点，包括与Zn含量关联的编码液泡氨基酸转运蛋白FtYPQ1具有锌转运活性，过表达FtYPQ1提高苦荞锌含量，促进黄酮类化合物积累；钙离子ATP酶FtACA13可以促进Na离子外排，提高苦荞的耐盐性，发现该基因的耐盐优异单倍型主要存在于喜马拉雅野生群体中。通过比较基因组发现，大部分参与离子转运的基因在驯化过程中优异单倍型受到了反向选择。该研究为苦荞品质及抗逆育种奠定了理论基础。

中国农科院作科所博士后王志荣，副研究员何毓琦，博士生赵梦雨、林豪，南京农业大学刘向前博士等为该论文的共同第一作者，周美亮研究员和黄新元教授为论文的通讯作者，云南大学雷贵杰研究员、韩国忠北大学Sun Hee Woo教授、比利时法语鲁汶天主教大学Muriel Quinet教授和德国马普分子植物生理研究所Alisdair Fernie教授参与该项研究。该研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金和中国农科院青年创新专项等项目资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1002/advs.202412291