世界滾動(dòng):破解“天書(shū)”！谷子高質(zhì)量圖基因組解密

【資料圖】

6月8日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“作科所”)特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)，通過(guò)對(duì)谷子種質(zhì)資源的基因組變異和群體結(jié)構(gòu)分析，組裝了谷子第一個(gè)高質(zhì)量圖基因組，系統(tǒng)闡明了谷子起源及馴化改良的過(guò)程;對(duì)谷子及其野生種青狗尾草的1844份核心種質(zhì)資源進(jìn)行深入分析，發(fā)掘了1084個(gè)重要性狀相關(guān)位點(diǎn)和基因，創(chuàng)制了谷子圖基因組精準(zhǔn)高效育種方法，為培育突破性品種提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·遺傳學(xué)》(Nature Genetics)上。

論文通訊作者、作科所研究員刁現(xiàn)民表示，基于高覆蓋深度測(cè)序，理清了谷子野生種、農(nóng)家品種和現(xiàn)代育成品種的群體結(jié)構(gòu)、分類(lèi)和衍化關(guān)系，認(rèn)識(shí)到谷子和水稻有著類(lèi)似的基因組變異水平;群體遺傳學(xué)證據(jù)清楚表明谷子單起源，全世界的谷子均來(lái)自中國(guó)。

中國(guó)工程院院士劉旭表示，我國(guó)是谷子的起源國(guó)，也保存有全世界最多的谷子資源，但系統(tǒng)深入的研究缺乏，限制了其遺傳育種水平的提升。該研究清晰了谷子野生種、農(nóng)家品種和現(xiàn)代育成品種三類(lèi)資源的基因組變異本底，了解了三類(lèi)資源的亞群分類(lèi)和地理分布及其演化的可能過(guò)程，從遺傳學(xué)上肯定了谷子單起源中心，即中國(guó)起源中心的理論，是利用新技術(shù)進(jìn)行資源研究的典型代表。

中國(guó)科學(xué)院院士李家洋表示，《自然·遺傳學(xué)》(Nature Genetics)發(fā)表的谷子圖泛基因組研究，是雜糧領(lǐng)域第一個(gè)高質(zhì)量圖泛基因組。這一工作不僅是谷子研究的又一次“里程碑”式工作，也是對(duì)“小作物-大作為”的最好詮釋?zhuān)?duì)其他作物研究具有重要推動(dòng)作用。

中國(guó)科學(xué)院院士韓斌表示，這項(xiàng)工作不僅對(duì)谷子種質(zhì)資源群體結(jié)構(gòu)有了新認(rèn)識(shí)——發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更為古老的、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的亞群，而且對(duì)谷子馴化、改良進(jìn)行了系統(tǒng)研究，鑒定出大量與馴化、育種選擇相關(guān)的變異位點(diǎn)。

中國(guó)工程院院士萬(wàn)建民表示，這些持續(xù)選擇基因和性狀關(guān)聯(lián)位點(diǎn)對(duì)谷子重要性狀遺傳解析及標(biāo)記輔助育種至關(guān)重要。同時(shí)，在多作物平行馴化越來(lái)越明晰的情況下，相關(guān)研究結(jié)果也對(duì)其他作物重要性狀的遺傳解析提供了重要參考。

中國(guó)科學(xué)院院士錢(qián)前表示，該研究讓他們更清晰地看到了基因組結(jié)構(gòu)變異對(duì)發(fā)掘基因功能的重要性，為谷子模式植物體系提供了基因組和表型數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，全面提升谷子的育種水平和產(chǎn)量品質(zhì)潛力，使我國(guó)保持谷子基礎(chǔ)和育種研究的國(guó)際領(lǐng)先地位。

圖為谷子種質(zhì)資源規(guī)?；诰蚶谩Ｖ袊?guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所供圖

作科所研究員刁現(xiàn)民、紐約大學(xué)基因組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究中心教授Michael Purugganan和作科所研究員賈冠清為該論文共同通訊作者。作科所博士后賀強(qiáng)、副研究員湯沙，研究員智慧，以及中科院動(dòng)物所陳金鋒研究員為該論文共同第一作者。

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