图/文 农学院

甘蔗（Saccharum spp. hybrid）是全球糖和生物乙醇的重要来源。在资源需求持续上升、气候波动加剧、耕地资源日趋紧张的背景下，提高甘蔗单产已成为育种工作的紧迫任务。作为一种高性价比的分子工具，单核苷酸多态性（SNP）芯片能够有效支撑甘蔗的标记辅助育种，帮助克服其多倍体基因组的解析难题，从而加速遗传改良步伐。

目前，国际上已有澳大利亚和美国分别开发的两款甘蔗SNP芯片，但二者均基于简化基因组测序获取SNP，在功能性位点的覆盖上存在局限。随着甘蔗参考基因组的不断完善以及全基因组重测序成本的大幅下降，如今已能够从全基因组范围筛选出更多与功能基因相关或低剂量的SNP标记，并直接应用于甘蔗育种研究。近日，我院杨细平课题组在植物学经典期刊《Journal of Integrative Plant Biology》上发表了题为“Sugarcane breeding array 1.0: A high-Density SNP chip for genomic studies and molecular breeding”的研究论文。该研究成功开发出一款高性能、高成本效益的甘蔗育种芯片，为推进甘蔗分子育种提供了新的有力工具。

研究团队基于多份甘蔗栽培种及祖先种的全基因组深度重测序数据，成功开发了一款用于甘蔗育种的高密度SNP芯片—甘蔗育种芯片1.0（SBA 1.0）。该芯片共覆盖77,397个靶向区域，包含245,272个高质量SNP。性能测试表明，每个样品在4 Gb数据量下即可满足30×的深度要求，展现出良好的成本效益（图1）。进一步的验证显示，对68份基因型的验证结果显示：甘蔗属种质在10×和30×测序深度下均实现了≥90%的靶向覆盖率；基因分型一致性在甘蔗属内为95%，在近缘物种中达94%。

甘蔗育种芯片1.0的开发、特性分析及应用表现

此外，研究人员利用该芯片对380份甘蔗种质进行了基因分型。群体结构分析将其划分为6个类群，呈现出明显的地域偏向：类群2、4、6以中国种质为主，类群1和5主要来自法国和美国。在全基因组关联分析中，采用混合线性模型针对6个产量相关性状共鉴定出36个多效位点。值得注意的是，与同一性状相关的多效位点通常映射到多条同源染色体上，这验证了模型对多倍体信息的捕获能力，同时也证明了SBA 1.0芯片在GWAS应用中的可靠性。此外，在祖先贡献分析中，研究人员利用13,351个SNP标记估算得出，热带种平均贡献为87%，割手密种为12%（图1），与其他研究结果相符。以上结果充分验证了SBA 1.0芯片在甘蔗群体遗传学与分子育种中的实用价值。

广西大学农学院博士研究生陈美燕和云南农科院甘蔗所徐超华为该论文的共同第一作者，广西大学农学院杨细平为通讯作者，云南农科院甘蔗研究所陆鑫为共同通讯作者。该研究获得了广西科技重大专项、国家自然科学基金、政府购买公共服务项目、中央引导地方科技发展专项资金、广西八桂青年学者项目及广西壮族自治区“百人计划”等经费的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/jipb.70319

一审一校：刘   强

二审二校：姚   伟

三审三校：张积森