基于全基因组SNP标记解析菠萝种质资源遗传多样性及群体结构的研究

本研究通过全基因组SNP标记技术，对91份菠萝种质资源进行遗传多样性分析，揭示了野生与栽培品种间的基因流动模式及繁殖系统对遗传结构的影响。研究人员开发了两套SNP面板（Panel A用于种质鉴定，Panel B用于谱系分析），为菠萝育种提供了关键工具。该研究解决了菠萝因克隆繁殖导致的有害突变累积问题，为种质资源利用和品种改良提供了基因组学依据。

　　

菠萝（Ananas comosus）作为全球重要热带水果，长期依赖克隆繁殖导致高杂合度，可能掩盖有害突变并引发近交衰退，严重制约育种进程。野生种A. comosus var. microstachys被认为是栽培品种的祖先，但其驯化过程中的遗传机制尚不明确。美国农业部太平洋盆地农业研究中心（Daniel K Inouye U.S. Pacific Basin Agricultural Research Center, USDA-ARS）的研究团队通过全基因组SNP分析，揭示了菠萝种质资源的演化规律。

研究采用Illumina测序技术对91份种质（含5个菠萝变种和2个外类群）进行重测序，通过GATK和BCFtools鉴定790万高质量SNP。利用ADMIXTURE分析群体结构，计算F_is（近交系数）和Tajima's D评估繁殖模式，并开发了两套功能性SNP面板。

群体结构与基因流
野生种A. comosus var. microstachys显示独特遗传组分，基因流单向渗入栽培品种（K=6模型）。"新加坡西班牙"和"皇后"品种遗传组成单一，而"莫迪洛娜相关"和"平滑卡因"品种存在显著杂交信号，尤其从野生种获得基因流。

繁殖系统遗传效应
F_is分析显示："皇后"、"新加坡西班牙"等品种因克隆繁殖呈现超高杂合度（F_is<-0.5）；而"莫迪洛娜相关"和A. comosus var. bracteatus群体F_is接近0，Tajima's D为负值，表明其经历过有性繁殖或群体扩张。

SNP面板开发
Panel A含123个位点（如"平滑卡因"特异的29个SNP），能有效区分四大栽培类群；Panel B含250个纯合位点，适用于谱系追踪。其中75个功能SNP位于基因区，含18个错义突变，为分子育种提供靶点。

该研究首次系统阐明了菠萝驯化过程中的基因流动规律，证实克隆繁殖导致的有害突变累积是育种障碍。开发的SNP工具将加速种质评价和基因组选择，为解决菠萝产业面临的遗传瓶颈提供了关键技术支撑。研究还提出野生种质在改良栽培品种适应性方面的潜在价值，为热带作物遗传资源利用树立了新范式。