油棕紧凑性状全基因组关联研究：解锁高产密植新密码

《Euphytica》：Genome-wide association study for compactness traits in oil palm (Elaeis guineensis Jacq.)

当前油棕产业面临产量停滞问题，为提升产量，研究人员开展了油棕紧凑性状的全基因组关联研究（GWAS）。他们对 475 株油棕进行研究，成功鉴定出 27 个与紧凑性状相关的单核苷酸多态性（SNP）标记，为培育高产紧凑油棕提供了重要依据。

　　在广袤的热带种植园里，油棕作为一种经济价值极高的作物，默默为全球提供着大量的棕榈油。然而，如今油棕产业却陷入了发展困境。理论上，油棕每公顷产量可达 18 吨，但实际平均产量却长期停滞在 3 - 4 吨 / 公顷 / 年 。造成这一局面的因素众多，比如劳动力不足、降雨不稳定、种植园管理存在漏洞，还有像茎基腐病这样的病害肆虐。为了突破产量瓶颈，科研人员一直在努力探索。

在此背景下，FGV R&D Sdn Bhd 等机构的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们聚焦油棕的紧凑性状，旨在通过全基因组关联研究（Genome - wide Association Study，GWAS），找出与这些性状相关的标记，从而为培育高产紧凑的油棕品种提供关键线索。最终，研究取得了丰硕成果，成功鉴定出 27 个与油棕紧凑性状显著相关的单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）标记。这一成果对于推动油棕产业发展具有重要意义，有望加速高产紧凑油棕品种的培育，提高商业种植园的产量。该研究成果发表在《Euphytica》杂志上。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在样本选取方面，他们选用了来自 8 个双亲家庭的 475 株油棕（Elaeis guineensis Jacq.）Tenera 后代 。通过标准的行业方法收集油棕的表型数据，并利用线性混合模型进行归一化处理。在基因分析层面，采用 Flex - Seq?靶向基因分型平台对样本进行基因分型，同时运用主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）、系统发育树构建、遗传结构评估等方法对数据进行深入剖析，还使用贝叶斯信息和连锁不平衡迭代嵌套关键路径（BLINK）模型进行全基因组关联分析，并通过基因组最佳线性无偏预测（Genomic Best Linear Unbiased Prediction，gBLUP）进行基因组预测。

下面来详细了解研究结果。

• 表型数据统计：研究人员对 9 个紧凑性状进行分析，发现这些性状呈现出不同程度的分离现象。以 rachis length（RL，指油棕叶轴长度，它对树冠大小有决定性作用）为例，其变化范围为 4.52 - 7.76 米 ，不同遗传背景的家族间存在明显差异，尼日利亚背景家族的 RL 较短，而 Deli × Yangambi 家族的 RL 较长。此外，通过 Pearson 相关性分析发现，RL、petiole width（PW，叶柄宽度）、petiole depth（PD，叶柄深度）和 petiole cross - section（PCS，叶柄横截面积）之间存在强相关性 ，这意味着这些性状在遗传上可能存在紧密联系。
• 群体结构：利用 5000 个 SNP 对油棕群体进行基因分型，经过筛选最终保留 473 株油棕和 4785 个 SNP 用于后续分析。PCA 分析显示，该群体可分为 6 个不同的遗传组，这一结果与系统发育树和混合分析的结果高度吻合，表明研究选用的 SNP 标记能够准确反映群体的遗传结构。
• 标记 - 性状关联：运用 GWAS 分析，研究人员成功找到了 27 个与 7 个紧凑性状显著相关的 SNP 标记 。其中，RL 性状关联到 6 个 SNP，分布在不同的伪染色体上；PW 和 PCS 性状也分别关联到多个 SNP。部分 SNP 标记携带的有利等位基因，对培育适合高密度种植的紧凑油棕具有潜在价值。
• 基因组育种值和 gBLUP 预测：通过 gBLUP 预测得到的表型与实际观察到的表型之间存在较强的相关性 ，这表明可以对该群体进行基因组选择，为后续的育种工作提供了有力的技术支持。
• 显著标记和有趣基因的比较：将本研究鉴定出的标记与其他研究进行对比，发现有 7 个标记与先前研究中的标记位于相似区域，另外 20 个则是新发现的标记。在标记附近还筛选出了 12 个与植物细胞形态发生或激素信号通路相关的基因，虽然目前还不能确定这些基因直接影响紧凑性状，但为后续研究提供了重要线索。

研究结论和讨论部分进一步强调了研究成果的重要性。紧凑油棕对于实现高密度种植、提高单位面积新鲜果束（Fresh Fruit Bunch，FFB）和油产量具有重要意义 。此次研究鉴定出的 27 个 SNP 标记，为标记辅助选择育种计划提供了关键工具，有助于加速高产紧凑油棕品种的培育进程。同时，研究还发现部分标记在不同育种群体中可能具有通用性，但还需要进一步验证。此外，研究也存在一定局限性，比如未能鉴定出与 height increment（HI，油棕高度增量）相关的标记，这可能与研究群体的选择有关。未来的研究需要纳入更广泛的表型数据，尤其是 HI 相关数据，以完善对油棕紧凑性状的理解。总体而言，这项研究为油棕育种领域开辟了新的方向，为解决油棕产业面临的产量问题提供了新的思路和方法。