10038 份辣椒种质的种群基因组分析揭示其全球范围的扩张史

Genebanks收集和保存大量的植物和详细的护照信息，目的是保存遗传多样性以保护和繁殖。这些收集的种质的遗传特征有可能阐明重要作物的遗传历史、利用标记-性状关联来识别控制感兴趣性状的位点、寻找正在受选择的位点、通过识别分类错配和重复为Genebanks管理作出贡献。辣椒基因库包括具有高度可变形态和风味的驯化和野生物种，并且由于辣椒素的存在使辣椒成为全球美食中的主要文化成分。这种广泛的多样性是由于发生在中美洲和安第斯山脉起源中心的进化和驯化过程，以及随后与热带和温带环境中栽培相关的选择压力，导致五种辣椒的驯化（Capsicum annuum L.、Capsicum frutescens L.、Capsicum chinense Jacq.、Capsicum baccatum L.、Capsicum pubescens Ruiz 和 Pav.）。历史记录表明，辣椒是哥伦布从新大陆带到欧洲的，此后沿着大多数主要的海上和陆路贸易路线进行交易。然而，这些记录是零散的，关于东亚/东南亚与美洲的联系的可能性仍然存在争议。历史和考古记录尚未与全球范围内的遗传数据进行综合，尽管适用于此类研究的种质在Genebanks收藏中得到了恰当的体现。辣椒的遗传资源（PGR）中基因组多样性的完整景观仅被部分利用，应用于有限的亚群和/或低遗传标记规模。

近日，意大利农业研究和经济委员会(CREA)的Pasquale Tripodi研究团队和德国莱布尼茨植物遗传学和作物植物研究所(IPK)的Nils Stein研究团队在PNAS上合作发表了题为“Global range expansion history of pepper (Capsicum spp.) revealed by over 10,000 genebank accessions”的研究，该研究对Genebanks中保存的代表了该属的全球多样性框架的10000 个辣椒种质进行了深入的种群基因组分析。

该研究通过单核苷酸多态性 (SNPs) 衍生的基因分型测序 (GBS) 对来自世界各地的10038个辣椒 (Capsicum spp.) 种质进行了基因组扫描，并调查了这一标志性主食的近期历史（图1）。基因组数据检测到Genebanks内和Genebanks之间多达1618份重复材料，表明分类歧义和错误分类往往涉及难以形态分类的种间杂种。通过深入研究了常见食用辣椒的遗传多样性来调查其历史，发现在全球各地收集的辣椒种类有很大的重叠。ReMIXTURE方法——使用遗传数据来量化来自一个焦点区域的辣椒与来自其他区域的辣椒之间的相似性——是为了补充传统的种群遗传分析而开发的。其结果反映了辣椒作为一种非常受欢迎和可交易的文化商品的愿景，沿着主要的海上和陆地贸易路线迅速在全球传播（图2）。观察到影响性状——如刺激性——的标记关联和可能的选择性扫描，这些性状在全球范围内分布不均匀，表明人类偏好对驯化辣椒的遗传结构产生了主要影响

图：全球Genebanks中的辣椒多样性 

原文链接：

https://www.pnas.org/content/118/34/e2104315118/tab-figures-data