今熱點:谷子首個高質(zhì)量圖基因組發(fā)表,研究證明全世界谷子均來自中國
中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所進行谷子種質(zhì)資源規(guī)?;诰蚶玫妊芯康脑囼炋铩V袊r(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所供圖
6月10日,記者從中國農(nóng)業(yè)科學院獲悉,該院作物科學研究所的一篇研究論文8日登上國際期刊《自然·遺傳學》雜志。該成果破解谷子高質(zhì)量圖基因組“天書”,力證全世界的谷子均來自中國。
“歷時10年,我們對谷子及其野生種青狗尾草的1844份核心種質(zhì)資源進行深入分析,發(fā)掘了1084個重要性狀相關(guān)位點和基因,繪制了谷子首個高質(zhì)量圖基因組?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所研究員刁現(xiàn)民告訴科技日報記者,基于高覆蓋深度測序,研究厘清了谷子野生種、農(nóng)家品種和現(xiàn)代育成品種的群體結(jié)構(gòu)、分類和衍化關(guān)系,闡明了谷子起源及馴化改良的過程;這些群體遺傳學證據(jù)清楚表明谷子是單起源,即全世界的谷子均來自中國。
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谷子是起源自我國的古老作物,隸屬禾本科狗尾草屬,至今仍是旱作農(nóng)業(yè)的主栽作物,更是應(yīng)對氣候變化和干旱環(huán)境的戰(zhàn)略儲備作物。其籽粒為小米,營養(yǎng)價值高,深受人們喜愛。
“我國是谷子的起源國,也保存著全世界最多的谷子資源?!敝袊こ淘涸菏縿⑿裾J為,本研究明確了谷子野生種、農(nóng)家品種和現(xiàn)代育成品種三類資源的基因組變異本底,介紹了三類資源的亞群分類和地理分布及其演化的可能過程,從遺傳學上肯定了谷子單起源中心,即中國起源中心的理論,是利用新技術(shù)進行資源研究的典型代表。
為了破解圖基因組“天書”,研究團隊在對谷子野生種、農(nóng)家品種和現(xiàn)代育成品種等1844份核心種質(zhì)資源群體結(jié)構(gòu)進行解析的基礎(chǔ)上,從頭組裝了110個谷子和狗尾草高質(zhì)量基因組,繪制了首個狗尾草屬基因組變異圖譜,構(gòu)建了首個雜糧和碳四(C4)作物高質(zhì)量圖基因組。
“《自然·遺傳學》發(fā)表的谷子圖泛基因組研究,是雜糧領(lǐng)域第一個高質(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‘小作物—大作為’的最好詮釋,并將對其他作物研究起重要推動作用。”中國科學院院士李家洋表示。
作物種質(zhì)資源是優(yōu)異基因的載體,對種質(zhì)資源基因組變異的系統(tǒng)性認識和表型性狀的精準鑒定有利于其中優(yōu)異基因的發(fā)掘和利用。研究建立了基于谷子圖基因組的最優(yōu)預(yù)測模型和全基因組選擇育種方法,該方法可加速作物遺傳研究并使谷子表型預(yù)測精度最高提升12.6%。
中國科學院院士錢前表示,本研究讓人們更清晰地看到了基因組結(jié)構(gòu)變異在發(fā)掘基因功能上的重要性,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),全面提升了谷子的育種水平和產(chǎn)量品質(zhì)潛力,使我國保持了谷子基礎(chǔ)研究和育種研究的國際領(lǐng)先地位。
“這些持續(xù)選擇基因和性狀關(guān)聯(lián)位點對谷子重要性狀遺傳解析及標記輔助育種至關(guān)重要。同時,在多作物平行馴化越來越明晰的情況下,相關(guān)研究結(jié)果也對其他作物重要性狀的遺傳解析提供了重要參考。”中國工程院院士萬建民表示。
據(jù)悉,主要承擔這項研究的是中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團隊。刁現(xiàn)民、紐約大學基因組學和系統(tǒng)生物學研究中心教授邁克爾·普魯加南(MichaelPurugganan)和中國農(nóng)業(yè)科學院作科所研究員賈冠清為該論文共同通訊作者。
來源:科技日報
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