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两个汉字登上Nature背后:最新研究支持亚洲栽培水稻起源新观点

整理 | 叶水送

两个汉字登上英文学术期刊,这并不多见。

4月25日,“籼”和“粳”出现在《自然》杂志最新发表的一篇论文中。中国农业科学院作物科学研究所、国际水稻研究所、上海交通大学、华大基因、安徽农业大学、美国亚利桑那大学等16家机构通过对3010份亚洲栽培稻基因组变异研究发现,很多籼稻品种携带的等位基因没有出现在粳稻品种中,该结果更支持籼稻是独立进化来的假说。

这项研究由中外诸多研究团队历经7年完成,项目参与者众多。其中王文生、Ramil Mauleon、胡智强、Dmytro Chebotarov、太帅帅、吴志超、黎珉、郑天清Roven Rommel Fuentes、张帆、Locedie Mansueto和Dario Copetti为该论文的共同第一作者。黎志康、Kenneth L. McNally、Nickolai Alexandrov、韦朝春、张耕耘、阮珏、Rod A. Wing为共同通讯作者

3000株水稻基因组计划(3K Rice Project)于2011年9月正式启动。该项目由中国农业科学院农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程首席科学家黎志康研究员主持,主要对来自全球的3000株水稻进行全基因组测序(测序深度为14倍),从而全方位了解水稻基因组特征和遗传多样性,所有获取的数据均会向外界开放。

通过对重要进化相关基因的单体型分析,研究人员发现:很多的籼稻品种携带的等位基因没有出现在粳稻品种当中。也就是支持了籼稻的多地独立驯化假说。

据该论文的作者介绍,此次发表在《自然》杂志上的主要结果还有以下几项:

1)检测到32M的高质量SNPs和Indels,对亚洲栽培稻群体进行了更为细致和准确的划分,由传统的5个亚群增加到9个,同时发现在水稻基因资源库中仍存在大量的SNP有待发掘。

2)发现了亚洲栽培稻中存在大量结构变异,平均每个基因组约有1.2万个结构变异,籼粳亚群间呈现明显的差异,并且可能是引起籼粳杂种不育和杂种衰退的遗传基础。

3)使用“map-to-pan”策略构建了亚洲栽培稻的泛基因组,获得了268M的日本“晴”参考序列之外的非冗余序列,预测了1.2万个新的全长基因和数千个不完整的新基因。

4)最后介绍了3000份水稻基因组的SNP和PAVs数据在关联分析挖掘水稻有利基因上的应用。

根据此前的介绍,所获取的水稻遗传信息将被应用到分子育种实践中。不同植株间存在自然变异,而了解这些不同性状发生的遗传机制,将有助于成功培育出可高度适应不同环境的杂交品种。

研究人员表示,该项目的下一挑战是将在不同的地方以及实验室环境条件下,检测3000株水稻基因组计划发现的遗传变异与水稻表型的相关性,这对指导和加速水稻分子育种、农业可持续生产有重要的意义。

相关文章:

Wang WS et al. Genomic variation in 3,010 diverse accessions of Asian cultivated rice. Nature, 2018. doi: 10.1038/s41586-018-0063-9.

Li JY et al. The 3,000 rice genomes project: new opportunities and challenges forfuture rice research. GIGA SCIENCE. 2014, 3:8

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