动植物育种是通过创造遗传变异、改良遗传特性，以培育具有优良性状的动植物新品种的技术。随着高通量组学技术的发展和应用，分子育种等现代科学理论与技术得以发展和不断完善，是未来作物育种的不二选择，它的精准性、高效性都将带领作物育种进入一个新的时代。

凌恩生物开展动植物群体重测序，通过全基因组关联（GWAS）及QTL定位分析，筛选关键农艺性状候选基因，并深入开展农作物功能SNP标记开发，SNP标记芯片研究及育种分析服务器开发，育种在线管家系用构建，打造一体化动植物品种选育、农业科研及大数据算法解决方案，提升育种效率，为农牧业科研选育及应用提供专业的技术支持。

图 技术路线图

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种质资源项目最新研究进展

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凌恩案例一

甘蓝型油菜高质量基因组及RIL群体测序揭示油菜黄籽性状的遗传基础[1]

• 期刊：Nature Communications

• 时间：2023-8

• 影响因子：16.6

• DOI: 10.1038/s41467-023-40838-1

黄籽性状是油菜籽最理想的育种特性，能大大提高油菜籽油的产量和品质。探索黄籽性状的作用机制一直是近三十年来研究的热点，然而，甘蓝型油菜黄籽性状的遗传规律较为复杂，其控制该表型的潜在机制难以识别。

本研究基于PacBio测序和HiC技术手段组装了甘蓝型油菜ZY821和GH06的高质量基因组，组装获得了846.29 Mbp和863.16 Mbp大小的参考基因组，N50分别为47.79 Mbp和48.81 Mbp。研究利用这两个品系作为亲本获得RIL群体后，籽粒颜色表型监测发现在RIL群体中显示出连续分布，表明该性状呈现数量遗传特征。随后，研究对籽粒颜色性状的两个极端池（25个黑籽个体和25个黄籽个体）进行了QTL-seq，测序深度分别为44.05X和40.75X，分析结果确定了42.06 Mb的候选区间，其中24.33 Mb位于A09染色体上。并将种子颜色定量性状位点（QTL）的深度精细定位与其他组学数据相结合，发现编码R2R3-MYB转录因子的BnA09MYB47a是控制黄籽性状的主要候选基因。功能研究表明，BnA09MYB47a的序列变异是黄籽和黑籽甘蓝型油菜功能差异的基础。经过双荧光素酶试验、EMSA和ChIP-qPCR等体内外功能实验证明，黑籽等位基因BnA09MYB47aZY821能直接激活BnTT18的表达，从而促进黄酮类化合物的生物合成。而黄籽等位基因BnA09MYB47aGH06则没有显著的调控作用。该研究结果为提高甘蓝型油菜的商业价值和促进油菜类黄酮的生物合成研究提供了可能的途径。

图 GH06和ZY821的基因组特征和QTL-seq结果

图 甘蓝型油菜种皮颜色QTL的精细定位

凌恩案例二

地理分布狭窄的贵州地宝兰具有较高的遗传多样性[2]

• 期刊：BMC Plant Biology

• 时间：2023-6-14

• 影响因子：5.3

• DOI: 10.1186/s12870-023-04285-w

了解遗传多样性是保护遗传学中的一个核心问题。然而，以往对狭窄分布物种的遗传多样性评估很少以近缘广泛分布物种作为参考。此外，识别狭窄分布和广泛分布的同域分布物种之间的自然杂交信号对制定物种保护计划具有重要意义。

本研究基于38个来自5个种群的分布狭窄的物种贵州地宝兰（Geodorum eulophioides，西南特有濒危植物）个体和52个来自6个种群的分布广泛的物种G. densiflorum个体进行了种群基因分型测序（GBS）。在全基因组水平上，共鉴定出18,490个高质量的单核苷酸多态性（SNPs）。结果表明，G. eulophioides的核苷酸多样性和杂合度均显著高于G. densiflorum，表明分布狭窄的贵州地宝兰仍能保持较高的遗传多样性。与分类学界限一致，两种样本均被划分为两个遗传簇，并表现出高度的种间遗传分化。然而，在同域分布的群体中，检测到少量的遗传成分，表明存在潜在的种间自然杂交。在人为干扰下，G. densiforum对G. eulophioides生境的入侵可能是导致种间杂交的主要因素。

图 贵州地宝兰（G. eulophioides）和地宝兰（G. densiforum）的遗传结构

图 遗传分化（FST）、基因流（Nm）和Mantel检测

凌恩案例三

提升亚洲鲈鱼（Lates calcarifer）的稳健性的关键QTL[3]

• 期刊：BMC Genomics

• 时间：2023-8-10

• 影响因子：4.4

• DOI：10.1186/s12864-023-09513-z

对于在海笼中培养的尖吻鲈（Lates calcarifer），各种水生病原体，复杂的环境和压力因素被认为是其疾病的主要原因，每年造成数千万美元的经济损失。多年来，研究人员通过将亚洲鲈鱼幼鱼暴露在复杂的自然环境条件下，进行了基于畜牧业的挑战。本研究中，研究者在28天的观察期间总共收集了1250个尖吻鲈个体，它们被归类为“敏感”或“稳健”个体。

研究者利用双消化限制性位点相关DNA测序（ddRAD）技术构建了具有3089个SNPs的尖吻鲈高分辨率连锁图谱，并寻找与“稳健性”相关的定量性状位点（QTL）。在连锁群11（ASB_LG11；88.9cM~93.6cM）上发现了一个重要的增强了尖吻鲈在受病原体感染的海洋环境中的稳健性的全基因组QTL，表型变异解释为81.0%。该QTL位于ASB_LG11染色体顶端的>800kb基因组区域内，其中两个单核苷酸多态性标记R1-38468和R1-61252位于QTL的两端附近。位于QTL内的36个潜在候选基因中，大多数已知具有与先天免疫、应激反应或疾病相关的功能。

此外，基于连锁图谱，研究者在当前的亚洲鲈鱼参考基因组组装中检测到了ASB_LG8、ASB_LG9、ASB_LG15和ASB_LG20 4条染色体对应的5个错误组装，揭示了ddRAD图谱是改进当前亚洲鲈鱼基因组组装的重要工具。

图 亚洲鲈鱼各连锁群的综合遗传连锁图谱及遗传标记分布

图 全基因组扫描发现与ASBB_LG11的稳健性显著相关QTLs

凌恩案例四

瓠瓜种质和重要品种指纹图库以及核心种质群体构建[4]

• 期刊：Frontiers in Plant Science

• 时间：2021-11-18

• 影响因子：5.6

• DOI：10.3389/fpls.2021.747940

种质资源是重要基因挖掘和品种改良不可缺少的资源。为了保存和利用瓠瓜中的种质资源，本研究从1,100个SNP中鉴定并验证了一个信息丰富的核心单核苷酸多态性（SNP）标记集。

该标记集由22个均匀分布且多态性丰富的核心SNPs组成，通过对206份瓠瓜种质资源和多亲本高级代间杂交（MAGIC）群体的分析，建立了具有较强代表性和鉴别力的标记集。核心SNP标记用于评估遗传多样性和种群结构，并对重要种质进行指纹识别，这可以为种子认证提供优化程序。此外，使用核心SNP标记集，本研究开发了一个包含150个种质的可访问核心种群，代表了瓠瓜中100%的遗传变异。该核心种群将为瓠瓜种质资源的保存和利用、品种鉴定和分子标记辅助育种做出重要贡献。

图 22个核心SNP标记在11条瓠瓜染色体上的分布

图 利用核心SNP标记集（左）和93个优质SNP标记集（右）对206个瓠瓜种质资源进行群体结构分析
 

参考文献：

[1]Comparative genomic analyses reveal the genetic basis of the yellow-seed trait in Brassica napus, Nature Communications, 2023.

[2]Genomic evidence reveals high genetic diversity in a narrowly distributed species and natural hybridization risk with a widespread species in the genus Geodorum. BMC Plant Biology, 2023.

[3]Mapping of a major QTL for increased robustness and detection of genome assembly errors in Asian seabass (Lates calcarifer). BMC Genomics, 2023.

[4] Identification and Validation of a Core Single-Nucleotide Polymorphism Marker Set for Genetic Diversity Assessment, Fingerprinting Identification, and Core Collection Development in Bottle Gourd. Frontiers in Plant Science, 2021.