作物驯化和遗传改良在人类从游牧狩猎到定居的生活方式过渡过程中起着关键作用。高粱是世界第五大谷类作物，具有多种用途，如食物，饲料，酿酒，制糖和生产生物燃料等。面对可持续发展的需求和应对气候环境的挑战，揭示高粱驯化和改良过程的基因组选择，探索种间杂交以及平行/趋同进化的遗传机制变得至关重要。
中科院植物所景海春研究组依据种质资源驯化改良所处阶段与育种用途两个维度，对来自全球的445份高粱种质资源开展了群体基因组学分析。研究发现不同亚群的血缘关系相对独立，但也存在很明显的混杂情况，各亚群之间存在广泛的基因流，表明高粱具有频繁的种内和种间杂交。研究人员还发现了多个亚群之间存在大片段的相似染色体连锁区块，同样可以作为各群频繁基因流动的佐证。
研究人员通过正选择扫描分析挖掘出14.68%（~107.5 Mb）的高粱基因组在进化过程中受到选择，涉及驯化阶段、籽粒高粱改良和甜高粱改良过程中的3649、4287和3888个基因。研究还总结出驯化基因从野生到地方小种再到改良高粱过程中的8个不同的单倍型变化模型，Sh1和SbTB1两类基因分别代表了两种重要的模型，一种是弱选择及多起源模式，另一种是强选择及单驯化模式。此外，研究人员还证明了在籽粒高粱改良过程中对高粱茎秆含汁性关键调控转录因子Dry基因的无意识选择。该研究为揭示高粱驯化历程和高粱遗传改良提供了分子基础。
研究成果于1月5日在线发表于国际学术期刊Molecular Plant上，植物所工程师吴小园和在读博士生刘远铭为论文第一作者，景海春研究员和郝怀庆副研究员为通讯作者。该研究得到了科技部重点研发、中科院先导专项等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.01.002
（资源植物实验室供稿）
高粱全基因组选择信号扫描及驯化基因单倍型进化模式解析
