Veg Res综述 | 菠菜遗传育种和基因组学研究进展与展望

菠菜（Spinacia oleracea L.）具有二倍体、雌雄异株、风媒传粉和高度杂合的特点，是世界上重要的叶菜作物。

2021年11月，Vegetable Research 在线发表了美国阿肯色大学施爱农团队题为Research advances and prospects of spinach breeding, genetics, and genomics的综述论文。该综述总结了菠菜种质资源、遗传育种和基因组学研究进展，以及应用分子育种和基因组学工具加速菠菜育种进展。

随着 DNA 和RNA 测序成本的降低，特殊作物（包括菠菜）越来越容易获得遗传和基因组工具和资源。全基因组关联分析 (GWAS) 和基因组选择 (GS) 提供了有效的方法来识别候选基因并预测菠菜数量性状的选择效率。

近几十年来菠菜的育种进展主要集中在抗病性上。随着全球对健康食品需求的不断增加，菠菜育种工作现在应侧重于改善营养和促进健康的功能，了解风味化学成分以及增强对生物和非生物胁迫的耐受性。这些性状在遗传上很复杂，并由多个微小等位基因控制。现在，通过采用先进的表型分析工具、基因组学-转录组学-蛋白质组学-代谢组学方法、标记辅助选择、基因组选择以及基因编辑和基因组工程，可以在这十年内实现对此类复杂性状的改进。

图1 菠菜基因组研究推动育种进展的前景概览

美国阿肯色大学园艺系博士后Gehendra Bhattarai为论文第一作者，施爱农终生教授为共同通讯作者。该项研究得到了以下资助：

• USDA Speciality Crops Research Initiative (SCRI) Grant (2017-51181-26830)
  

• USDA-AMS Speciality Crop Multi-State Program (SCMP) Grant (16SCCMAR0001)
  

• USDA-CGC (5030-21000-064-009-S and 5030-21000-064-006-S)
  

作者简介：

图2 Gehendra Bhattarai博士后（左）与施爱农终生教授（右）

Gehendra Bhattarai是美国阿肯色州阿肯色大学园艺系的博士后，师从施爱农博士。他在俄勒冈州立大学获得硕士学位，在阿肯色大学获得博士学位，他的研究主要涉及探索榛子和蔬菜作物包括菠菜、豇豆、四季豆、芝麻菜和番茄的生物和非生物胁迫耐性的遗传。他的兴趣包括经典植物育种、分子育种、种质资源开发和利用，以及应用新的分子遗传和基因组工具来改进育种选择过程并促进品种的改良和开发。Gehendra Bhattarai已发表25篇论文和45篇摘要，并担任10多个期刊的客座编辑和审稿人。目前，他从事菠菜的霜霉病、叶斑病、腐霉和白锈病的表型评估、种质的全基因组重测序和关联研究(GWAS)、通过杂交和选择进行常规育种、分子标记开发及其应用，抗病的分子机制。此外，他参加豇豆、四季豆, 芝麻菜和西红柿的非生物胁迫(盐和干旱）耐性遗传研究。同时㔹助施爱农教授参与本科生、研究生和博士生的培养。

施爱农博士是美国阿肯色大学园艺系终生教授，在浙江大学获得学士学位，专业为植物病理和昆虫；中国农业科学院研究生院硕士，专业遗传育种；美国北卡罗来纳州立大学博士，主修植物病理和作物科学。施爱农的实验室从事芝麻菜、豇豆和菠菜等蔬菜作物的经典和分子遗传育种、品种培育、种质资源开发和利用。他的实验室进行主效基因和数量性状(QTL)的定位和全基因组关联研究(GWAS)，使用第二代和第三代测序技术鉴定与芝麻菜、豇豆、四季豆、大豆、菠菜和番茄中的农艺、抗病性和耐盐和耐旱性状相关的SNP标记，例如全基因组测序和重测序（WGS、WGR）、ddRADseq和GBS。他的团队使用转录组(RNAseq 和 isoSeq) 进行基因表达研究；使用转录组和全基因组亚硫酸氢盐测序 (WGBS) 进行表观遗传研究；标记辅助选择 (MAS) 和基因组选择 (GS)。作为项目负责人, 施爱农的实验室获得了美国农业部（USDA）特种作物研究计划（SCRI）等多个资助机构的20多项研究资,总金额超过400万美元。施爱农在BMC Genomics、Crop Science、Frontiers in Plant Science、Horticulture Research、Phytopathology、Plant Disease、PLoS ONE、Scientific Reports、The Plant Genome 和 Theoretic and Applied Genetics 等期刊上发表了130篇研究论文和132篇摘要；在国际研讨会议做了100 多场报告；并拥有五项专利。目前，施爱农担任农学（Agronomy）、作物科学（Crop Science）、植物科学前沿（Frontiers in PlantScience）和蔬菜研究 （Vegetable Research）的副主编以及40余种期刊审稿人，并在阿肯色大学教授“分子植物遗传育种”课程。

原文链接：

https://doi.org/10.48130/VR-2021-0009

About Vegetable Research

Vegetable Research是一本开放获取的期刊，致力于传播蔬菜作物研究进展。欢迎蔬菜研究所有领域的原始研究论文、方法、资源和综述等投稿，主题范围包括（但不限于）遗传、育种、组学、分子生物学、生物技术、与环境和其他生物系统的相互作用以及采收前/后的生产。期刊主编由美国农业部农业研究署（USDA-ARS）研究员、威斯康星大学翁益群教授与中国农业大学张小兰教授联合担任。

期刊官网：

www.maxapress.com/vegres

投稿网址：

mc03.manuscriptcentral.com/vegres

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