基于DArTSeq SNP标记揭示辣木(Moringa oleifera)遗传多样性与种群结构的全球格局

这篇研究采用DArTSeq技术对来自9个热带地区的95份辣木种质进行全基因组SNP分析，筛选1913个高信息量标记，揭示了辣木种群存在西非/加勒比、东非、南非和东南亚四大地理分支（平均期望杂合度He=0.3069）。研究发现马拉维种群具有独特遗传背景，菲律宾种群遗传距离最远（0.2692），AMOVA显示77%变异存在于种群内部。该研究为辣木种质资源保护（core collection）、分子辅助育种（MAS）及可持续利用提供了基因组学依据。

　　

引言

辣木(Moringa oleifera)作为原产喜马拉雅山区的多用途树种，因其富含蛋白质、维生素C、β-胡萝卜素等营养素而被称为"热带天然营养库"。尽管全球热带地区广泛栽培，其遗传多样性仍缺乏系统研究。传统分子标记如AFLP、RAPD等存在通量低、成本高的局限，而本研究首次采用DArTSeq（多样性阵列技术结合二代测序）这一高通量SNP分型平台，对来自肯尼亚、马拉维、菲律宾等19个产地的330份样本进行全基因组扫描。

材料与方法

实验从世界农用林业中心(ICRAF)基因库获取95个种质，使用Bioline试剂盒提取DNA后，通过PstI-MseI限制酶消化构建文库，经Illumina HiSeq 2500测序获得3968个SNP标记。经严格质控（5%杂合度阈值、20%缺失数据上限）筛选出1913个高信息量标记，利用PHYLIP构建邻接树，STRUCTURE进行贝叶斯聚类，GeneAlex完成AMOVA分析。

结果

基因多样性：期望杂合度(He)范围0.05056-0.5008，平均0.3069，显示部分位点存在显著多态性。

系统发育分析：样本明确分为四大分支：1）西非/加勒比（加纳+马里+海地+牙买加）；2）东非（肯尼亚+坦桑尼亚）；3）南非（马拉维）；4）东南亚（菲律宾）。其中菲律宾Pangasinan种质与肯尼亚Mbololo种质遗传距离最远（0.2692）。

种群结构：ΔK分析支持K=2为最优分组，马拉维种群独立成簇；K=4时与PCA结果一致，肯尼亚部分样本显示人工引种导致的基因混合。

分子方差：AMOVA显示77%变异存在于种群内部，23%来自种群间。

讨论

地理隔离与人类活动：菲律宾种群的高多样性可能源于其靠近辣木起源地，而东非种群同质性反映殖民时期的单一引种历史。马拉维种群的独特聚类提示其可能通过独立路线从印度引入。西非与加勒比种群的单系群支持"奴隶贸易引种"假说。

技术优势：与传统标记相比，DArTSeq能以更低成本实现全基因组覆盖，本研究每个样本平均获得42个高质量SNP，显著优于既往SSR研究（19个位点）。

应用价值：马拉维和菲律宾种群作为核心种质(core collection)具有特殊保护价值，其抗旱相关SNP可用于分子标记辅助选择(MAS)，而高抗氧化特性基因型可作为功能食品开发靶点。

结论与展望

研究证实DArTSeq在非模式树种遗传分析中的有效性，建议后续：1）通过GWAS挖掘抗旱/高营养性状相关SNP；2）对栽培-野生杂交群体进行基因渗入分析；3）结合基因组选择(GS)加速育种。这些发现为辣木这一被非洲孤儿作物联盟(AOCC)列为101种 neglected crops 的物种提供了可持续利用的分子基础。