作物馴化和遺傳改良，在人類從游牧狩獵到定居的生活方式過渡過程中起到關(guān)鍵作用。高粱是谷類作物，具有多種用途，如食物、飼料、釀酒、制糖和生產(chǎn)生物燃料等。面對可持續(xù)發(fā)展的需求和應(yīng)對氣候環(huán)境的挑戰(zhàn)，揭示高粱馴化和改良過程的基因組選擇，探索種間雜交以及平行/趨同進(jìn)化的遺傳機制至關(guān)重要。

中國科學(xué)院植物研究所景海春研究組依據(jù)種質(zhì)資源馴化改良所處階段與育種用途兩個維度，對全球445份高粱種質(zhì)資源開展群體基因組學(xué)分析。研究發(fā)現(xiàn)，不同亞群的血緣關(guān)系相對獨立，但存在明顯的混雜情況，各亞群之間存在廣泛的基因流，這表明高粱具有頻繁的種內(nèi)和種間雜交。研究還顯示，多個亞群之間存在大片段的相似染色體連鎖區(qū)塊，同樣可以作為各群頻繁基因流動的佐證。

科研人員通過正選擇掃描分析挖掘出14.68%（～107.5 Mb）的高粱基因組在進(jìn)化過程中受到選擇，涉及馴化階段、籽粒高粱改良和甜高粱改良過程中的3649、4287和3888個基因。研究總結(jié)出，馴化基因從野生到地方小種再到改良高粱過程中的8個不同的單倍型變化模型，Sh1和SbTB1兩類基因分別代表兩種重要的模型——弱選擇及多起源模式、強選擇及單馴化模式。此外，研究還證明了在籽粒高粱改良過程中對高粱莖稈含汁性關(guān)鍵調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子Dry基因的無意識選擇。該研究為揭示高粱馴化歷程和高粱遺傳改良奠定了分子基礎(chǔ)。

1月5日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Molecu?lar Plant上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項等的支持。