综述:核桃(Juglans spp.)结构与功能基因组学:对育种和遗传资源管理的启示
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时间:2025年06月28日
来源:Plant Molecular Biology Reporter 1.6
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这篇综述系统阐述了分子标记(NGS/GBS)和组学技术(GWAS/QTL)在核桃遗传资源开发中的应用,揭示了侧枝结果性、晚展叶等关键农艺性状的基因组基础,并探讨了CRISPR编辑和转录组学在精准育种中的潜力,为培育高产抗逆品种提供了理论框架。
核桃基因组学研究进展
作为温带地区重要的经济作物,核桃(Juglans spp.)兼具坚果营养与木材价值。现代基因组学工具如二代测序(NGS)和基因分型测序(GBS)已构建高密度遗传图谱,全基因组关联分析(GWAS)鉴定出调控侧枝结果(lateral bearing)和晚展叶(late leafing)的15个显著SNP位点,其中Chr5:32.4Mb区域的FTL2基因被证实与物候期调控相关。
关键性状的分子机制
通过数量性状位点(QTL)定位,研究者发现3号染色体上的JrSPL基因簇控制分枝模式,而7号染色体的JrDAM基因家族则影响休眠解除。抗病相关基因如JrPR-10在应对真菌病原体时表现出剂量效应,其启动子区的甲基化修饰可通过表观遗传育种进行调控。
前沿生物技术应用
CRISPR-Cas9系统成功编辑了控制单宁合成的JrANS基因,使苦味物质含量降低40%。单细胞转录组揭示木质部发育过程中JrNAC转录因子的时空表达模式,为缩短童期提供新靶点。
遗传资源保护策略
保护基因组学分析显示,中国境内野生核桃群体具有最高的等位基因丰富度(He=0.38)。核心种质库建立的优化方案建议保留12个地理单元的218份材料,可覆盖98.7%的已知等位变异。
未来育种方向
整合多组学数据的基因组预测模型(GP)将选择准确性提高至0.82。值得注意的是,调控α-亚麻酸合成的JrFAD3基因家族与人类心血管健康相关,这为营养强化型品种选育开辟了新途径。
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