林木基因组选择育种取得新进展

　　杨树是我国重要的用材树种，其遗传改良工作主要依赖杂交育种，受限于育种周期长、早期选择难度大，遗传改良缓慢。美洲黑杨因其速生、优质和抗性强等优良特性，在我国工业用材林和生态防护林建设中发挥关键作用。缩短美洲黑杨育种周期、加速改良进程、提高遗传增益具有重要现实意义。针对这些问题，林业所杨树分子育种创新团队在美洲黑杨多世代杂交育种的基础上，开展了美洲黑杨基因组选择育种研究，并取得阶段性新进展。
　　研究采用PacBio HiFi、Illumina和Hi-C等多种测序技术，成功组装了‘丹红杨’高质量基因组，组装大小为419.4 Mb，Scaffold N50达到22.0 Mb，共注释到35232个蛋白编码基因。19条染色体累计挂载率为95.5%且均检测到着丝粒区域，其中16条染色体实现了T2T水平组装。通过全基因组重测序，将多世代群体765个个体划分为四个亚群，群体结构分析显示参考群体与育种群体在遗传结构上高度相似，群体内未表现出明显群体分离现象。
　　研究人员进一步通过GWAS共鉴定出135个显著QTNs，关联到195个与目标性状相关的候选基因。在此基础上，将显著关联位点作为协变量，经参考基因组、统计模型、交叉验证方式以及标记筛选策略等多方面评估，最终建立了6个目标性状的基因组选择预测模型，预测精度在0.378至0.730之间。其中，机器学习在低遗传力性状上的预测效果较好，性状预测精度与性状遗传力相关系数达到0.669。整合各性状基因组预测结果，筛选出适用于不同育种目标的优良子代及核心育种亲本。进一步整合GWAS、GP以及RNA-seq等结果，鉴定出RPS16、CCOAOMT2、ERF053以及BHLH112等四个与生长密切相关的关键候选基因。
　　研究结果初步说明了GS、GWAS以及转录组测序等多组学融合用于杨树遗传改良的可行性，为缩短育种周期、实现多性状聚合育种提供了理论支撑与技术体系，为林木遗传改良提供有价值的基因资源及育种资源。
　　相关研究结果以“Genomic selection for growth and wood properties in multi-generation hybrid populations ofPopulus deltoides”为题在线发表于卓越计划领军期刊Horticulture Research。林业所博士研究生周星鲁，张磊助理研究员为该论文的共同第一作者，胡建军研究员为论文的通讯作者。该研究工作得到了科技部科技创新2030（2022ZD0401501）、国家重点研发计划（2021YFD2200201）和国家自然科学基金（32071797）的支持。（张磊）
中国林科院 2025-07-16

关键词 林木基因组  遗传育种  杨树  美洲黑杨  丹红杨  图片