世界觀(guān)速訊丨研究證明全世界谷子均來(lái)自中國

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科技日報訊 (記者馬愛(ài)平)6月10日，記者從中國農業(yè)科學(xué)院獲悉，該院作物科學(xué)研究所的一篇研究論文8日登上國際期刊《自然·遺傳學(xué)》雜志。該成果破解谷子高質(zhì)量圖基因組“天書(shū)”，力證全世界的谷子均來(lái)自中國。

“歷時(shí)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(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，繪制了谷子首個(gè)高質(zhì)量圖基因組?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國農業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員刁現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、農家品種和現代育成品種的群體結構、分類(lèi)和衍化關(guān)系，闡明了谷子起源及馴化改良的過(guò)程;這些群體遺傳學(xué)證據清楚表明谷子是單起源，即全世界的谷子均來(lái)自中國。

谷子是起源自我國的古老作物，隸屬禾本科狗尾草屬，至今仍是旱作農業(yè)的主栽作物，更是應對氣候變化和干旱環(huán)境的戰略?xún)渥魑?。其籽粒為小米，營(yíng)養價(jià)值高，深受人們喜愛(ài)。

“我國是谷子的起源國，也保存著(zhù)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、農家品種和現代育成品種三類(lèi)資源的基因組變異本底，介紹了三類(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。

為了破解圖基因組“天書(shū)”，研究團隊在對谷子野生種、農家品種和現代育成品種等1844份核心種質(zhì)資源群體結構進(jìn)行解析的基礎上，從頭組裝了110個(gè)谷子和狗尾草高質(zhì)量基因組，繪制了首個(gè)狗尾草屬基因組變異圖譜，構建了首個(gè)雜糧和碳四(C4)作物高質(zhì)量圖基因組。

“《自然·遺傳學(xué)》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‘小作物—大作為’的最好詮釋?zhuān)ζ渌魑镅芯科鹬匾苿?dòng)作用?！敝袊茖W(xué)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測精度最高提升12.6%。

中國科學(xué)院院士錢(qián)前表示，本研究讓人們更清晰地看到了基因組結構變異在發(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據基礎，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研究和育種研究的國際領(lǐng)先地位。

“這些持續選擇基因和性狀關(guān)聯(lián)位點(diǎn)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(shí)，在多作物平行馴化越來(lái)越明晰的情況下，相關(guān)研究結果也對其他作物重要性狀的遺傳解析提供了重要參考?！敝袊こ淘涸菏咳f(wàn)建民表示。

據悉，主要承擔這項研究的是中國農業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所特色農作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng )新利用團隊。刁現民、紐約大學(xué)基因組學(xué)和系統生物學(xué)研究中心教授邁克爾·普魯加南(Michael Purugganan)和中國農業(yè)科學(xué)院作科所研究員賈冠清為該論文共同通訊作者。

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