叶片大小和形状在林木生长发育的各个阶段起着举足轻重的作用，对于林木的生产力预测和环境适应性评估方面具有重要参考作用，深入了解叶片变异背后的遗传机制具有重要意义。青杨是我国乡土树种，生长迅速，生境复杂多样，其叶片性状展现出丰富得遗传变异。然而，目前尚未有研究系统揭示青杨叶片遗传基础，控制叶片性状变异的候选基因有待深入挖掘。
2024年4月，Forestry Research 在线发表了林木遗传育种全国重点实验室、中国林科院林业所题为Selective sweep and GWAS provide insights into adaptive variation of Populus cathayana leaves 的研究论文。研究人员基于青杨叶片表型数据、群体重测序数据及群体结构信息，系统开展了选择性扫描分析及全基因组关联分析。相关研究结果初步揭示了青杨叶片性状变异的遗传基础，并为林木叶片变异研究提供了有价值的候选基因。
研究人员首先明确了9个叶片性状的相关性及变异程度，随后通过主成分分析及聚类分析，将青杨叶片划分为四种类型：长柄大叶片（LSLL）、长柄中等叶片（LSML）、短柄中等叶片（SSML）和短柄小叶片（SSSL）。结合青杨群体结构信息，研究人员使用3种选择性扫描分析方法共鉴定出493个可能在叶片发育中起着重要调控作用的受选择候选基因。
通过9个单性状GWAS以及5组多性状GWAS进一步鉴定出13个和59个与叶片性状相关的GWAS候选基因（p_value ≤ 0.05/n，n 为 SNP数量）。整合单性状GWAS以及多性状GWAS结果，最终确定了8个可能参与叶片发育关键候选基因。整合选择性扫描和GWAS候选基因网络信息，进一步确定了与光刺激反应相关的CBSCBSPB3 基因在叶片表型变异中的重要作用。相关研究结果弥补了青杨叶片性状全基因组研究的空白，为深入了解叶片变异遗传机制提供新的见解，为杨树遗传改良提供了宝贵的遗传资源。
团队介绍：
中国林业科学研究院林业研究所首席专家胡建军研究员团队以杨树为研究材料，围绕抗性、生长发育及木材品质形成开展研究工作，主要通过人工杂交、抗性、材性改良等相关基因遗传转化和基因编辑来提高树木的抗性与品质，在Horticulture Research、Journal of Experimental Botany、BMC plant biology、Plant Science、Science of the Total Environment 等期刊上发表论文60多篇，获植物新品种权25个，培育林木良种15个。近5年来主持国家科技创新2030重大项目、国家科技专项重大课题、国家自然科学基金面上项目、国家重点研发子课题等10多项。
https://doi.org/10.48130/forres-0024-0009
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