蓮屬于蓮科蓮屬，是被子植物中起源最早的植物之一。目前幸存的2個種分別是蓮與美洲黃蓮，蓮主要分布于亞洲，美洲黃蓮主要分布于北美洲及南美洲等地。自然界野蓮經(jīng)過長期馴化，部分分化為藕蓮、子蓮、花蓮等多種栽培類型。通過對蓮基因組多樣性和遺傳機制的研究，可以更好地指導優(yōu)良品種培育，提升經(jīng)濟價值。

近日，武漢市農(nóng)業(yè)科學院蔬菜研究所研究員柯衛(wèi)東團隊聯(lián)合華大基因副研究員簡建波團隊在《植物雜志》在線發(fā)表了研究論文。該研究利用短讀長測序技術對296份蓮種質(zhì)資源進行了重測序，涵蓋了來自廣泛地理分布的不同種、生態(tài)型及栽培蓮類型，通過生物信息學分析獲得遺傳變異信息、群體結構等群體遺傳學數(shù)據(jù)對蓮起源與進化、栽培蓮馴化研究提供了重要基因組學資源，也為蓮育種提供了新線索。

該研究對武漢市農(nóng)業(yè)科學院國家水生蔬菜種質(zhì)資源庫中收集到全世界范圍代表性的蓮樣本進行研究，包括4份美洲黃蓮、58份野蓮、163份藕蓮、32份子蓮和39份花蓮。研究發(fā)現(xiàn)亞洲蓮的比對率和覆蓋度都相對比較高，而美洲黃蓮相比要明顯低，比對率只有 92.21%，覆蓋基因組率僅有 81.34%。

經(jīng)過phylogenetic tree、PCA、structure和LDdecay分析，證實美洲黃蓮與蓮具有較遠的遺傳距離，可劃分為兩個種。野蓮群體分析表明東北區(qū)域野蓮與長江流域野蓮基因組差異小;東南亞野蓮分化為兩個類群，分別與東北野蓮、云南野蓮聚在一起，表明東南亞野蓮群體結構較為復雜。遺傳多樣性分析表明，野蓮的多樣性從南到北呈下降趨勢，東南亞和云南地區(qū)野蓮多樣性高于長江流域和東北地區(qū)野蓮，表明云南和東南亞地區(qū)可能為亞洲野蓮的起源中心。同時發(fā)現(xiàn)栽培蓮中的子蓮和藕蓮親緣關系較遠且起源于不同區(qū)域的野蓮。

通過對栽培蓮進行馴化選擇分析，子蓮馴化相關區(qū)域富集到的候選基因包括核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)加工、果糖和甘露糖代謝和泛素介導的蛋白水解等。藕蓮中主要富集在代謝途徑和次級代謝產(chǎn)物的生物合成相關基因。藕蓮馴化選擇相關區(qū)域中包含13個壁相關的激酶基因，其中8個基因在2號染色體19.48～20.65Mb區(qū)間，可能與植物營養(yǎng)生長和細胞伸長的過程相關。

該研究關注蓮的遺傳多樣性特征，深入解析了蓮的起源、進化和馴化歷史，鑒定了其優(yōu)良性狀的遺傳基礎。研究中得到了大量的蓮基因組多樣性SNP標記，對蓮分子育種具有重要指導意義。