探索遗传多样性与选择特征：穿越哥伦比亚木薯生态系统的旅程

《Journal of Plant Research》：Exploring genetic diversity and selective signatures, a journey through Colombian cassava's landscape

基于57,410个SNP标记的176份哥伦比亚卡萨瓦品种遗传分析显示，存在亚马逊、安第斯和加勒比三大地理相关遗传集群，分别适应病原防御、高海拔氧化应激和抗旱特性，揭示哥伦比亚是独特的遗传分化核心，需整合遗传资源与传统知识以应对环境挑战。

　　

摘要

木薯（Manihot esculenta Crantz）是全球近十亿人的主要粮食作物。我们利用基因组测序（Genotyping-by-Sequencing, GBS）技术，分析了来自哥伦比亚不同生物地理区域的176个木薯品种的遗传结构和多样性，共检测到了57,410个SNP标记。研究结果显示，这些木薯品种具有中等程度的遗传多样性，但杂合子比例较低，且存在近亲繁殖现象。我们发现了三个明显的遗传簇（GC1、GC2和GC3），它们分别与哥伦比亚的亚马逊地区、安第斯地区和加勒比地区相对应。这些遗传簇与木薯根部的苦味特征存在显著的相关性，并且各簇之间的遗传差异比全球范围内的研究更为明显。每个遗传簇都表现出独特的选择特征，反映了该地区特有的适应性：亚马逊地区的苦味木薯具有GPI-锚定生物合成和几丁质分解能力（用于抵御病原体）；安第斯地区的木薯具有抗氧化应激反应（以适应高海拔环境）；而加勒比地区的甜味木薯则具有海藻糖合成能力、氰基氨基酸代谢以及块茎形成特性（这些特性有助于提高耐旱性并改变氰化物的代谢过程）。这些遗传特征与木薯品种之间的表型差异一致。这些分析表明，哥伦比亚是一个独特的遗传多样性中心，环境挑战和文化习俗共同塑造了木薯的多样性，强调了采取综合保护策略的重要性——这些策略既要保护遗传资源，也要保护支撑这些资源的传统知识体系。