基于GBS技术的秘鲁乌卡亚利地区油棕榈(Elaeis oleifera)种质资源SNP图谱构建与遗传多样性分析

【字体: 时间:2025年07月19日 来源:BMC Research Notes 2.8

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  本研究针对美洲油棕榈(Elaeis oleifera)种质资源遗传信息匮乏问题,采用基因分型测序(GBS)技术对秘鲁乌卡亚利地区42份12年生种质进行全基因组SNP分析,首次揭示该地区存在两个遗传簇(C_1/C_2),获得22,703个高质量SNP位点,观测杂合度(Ho=0.3086)与预期杂合度(He=0.3385)显示较高遗传多样性,为抗病育种和种质保护提供重要分子依据。

  

美洲油棕榈(Elaeis oleifera)作为重要的油料作物,在拉丁美洲农业经济中占据关键地位。其特有的高不饱和脂肪酸含量和抗病特性,使其成为改良非洲油棕榈(Elaeis guineensis)的重要遗传资源。然而,该物种的遗传研究长期滞后,尤其在秘鲁亚马逊流域的独特种质资源尚未得到系统评估。随着农业扩张和气候变化,这些珍贵遗传资源正面临消失风险,亟需建立科学的保护与利用策略。

秘鲁国家农业创新研究所(INIA)普卡尔帕农业实验站的研究团队针对这一科学问题,对乌卡亚利地区保存12年的42份美洲油棕榈种质展开深入研究。通过高通量基因分型测序(GBS)技术,首次绘制了该地区种质资源的全基因组单核苷酸多态性(SNP)图谱,相关成果发表于《BMC Research Notes》。

研究采用Illumina NextSeq 500/550平台进行150 bp双端测序,使用MsII酶构建文库,以E08参考基因组(GCA_000441515.1)为比对标准。通过Stacks2流程分析获得高质量SNP数据集,利用dartRverse和POPPR软件计算遗传多样性指数,并构建基于Nei遗传距离的UPGMA系统发育树。

【数据描述】
研究成功鉴定22,703个高质量SNP位点,观测杂合度(Ho=0.3086)与预期杂合度(He=0.3385)显示种质具有较高遗传多样性。固定指数(Fst=0.0048)表明群体内遗传分化程度较低,但系统发育分析意外发现两个遗传簇(C_1/C_2)的均匀分布。地理溯源显示这些种质分别采集自赫内罗埃雷拉(距种质库385.5 km)和卡巴略科查(距种质库646.0 km)两个生态区,暗示地理隔离可能是形成遗传分化的主要原因。

【研究意义】
该研究首次建立秘鲁美洲油棕榈种质的全基因组SNP数据库,揭示乌卡亚利种质库包含两个独特基因池的重要发现。相较于巴西种群报道的数据,秘鲁种质显示出更丰富的遗传变异,为开发抗病、高产新品种提供了宝贵遗传资源。特别值得注意的是,靠近哥伦比亚边境的卡巴略科查种群表现出独特遗传特征,这对制定区域性保护策略具有重要指导价值。

研究采用的GBS技术方案为其他濒危经济作物的遗传评估提供了可借鉴的方法学框架。虽然测序深度(10×)和样本量(n=42)存在一定局限,但获得的SNP标记集已足够支持后续关联分析和标记辅助育种。这些成果不仅填补了秘鲁油棕榈遗传研究的空白,也为全球油棕榈遗传改良计划增添了重要的南美组件。

未来研究可结合表型组数据,深入挖掘与油脂合成、抗病性相关的功能位点。同时需要扩大采样范围,特别是对秘鲁、哥伦比亚和巴西交界地区的野生种群进行系统调查,以更全面掌握该物种的遗传资源分布格局。这项研究为实施"联合国生物多样性公约"框架下的农业遗传资源保护提供了科学典范。

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