最新研究揭示了水稻基因組復雜遺傳變異的廣度

更新時間:2022-04-01 14:33:03 所屬欄目:基因組 作者:徐振霖

摘要:2018年1月16日,《自然-遺傳學》雜志在線發表了中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所和上海師范大學生命與環境科學學院黃學輝教授團隊題為「Pan-genomeanalysishighlightstheextentofgenomicvariationincultiv

2018年1月16日,《自然-遺傳學》雜志在線發表了中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所和上海師范大學生命與環境科學學院黃學輝教授團隊題為「Pan-genome analysis highlights the extent of genomic variation in cultivated and wild

rice」(泛基因組分析揭示栽培稻和野生稻中基因組變異)的研究論文。該研究首次繪制了栽培稻-野生稻的泛基因組圖譜,系統鑑定了涵蓋各類群水稻的編碼基因集,其中很多新鑑定出的基因在各類群水稻中呈現出豐富的「存在-缺失」變異,研究成果以長文形式發表。

水稻是我國重要的糧食農作物。亞洲栽培稻及其祖先種普通野生稻存在多種類群,分布廣泛,可以適應多樣的生態環境和農藝條件。水稻豐富的遺傳多樣性在馴化和現代育種中都發揮了重要的作用,并將成為應對糧食需求增長和環境變化進行品種改良的關鍵資源。在之前的研究中,基因組的遺傳變異鑑定大多依賴于序列相似性來將短序列直接匹配到水稻參考基因組上,導致了基因組中高度多態性區域的信息丟失。同時,由于水稻豐富的遺傳多樣性,參考基因組「粳稻日本晴」不能涵蓋栽培稻和普通野生稻中所有的功能基因;比如,之前的水稻遺傳學研究中發現的耐水淹基因、磷高效基因等在「日本晴」等水稻品種中完全缺失。

為此,研究團隊選取了66個來自不同水稻類群的栽培稻品種和野生稻株系,對它們進行深度測序、從頭序列組裝和基因注釋分析,獲得了水稻各類群材料的精細基因組圖譜,鑑定出了水稻基因組中各類復雜的遺傳變異,發現很多功能基因存在有多種等位基因類型。此外,該研究系統鑑定到栽培稻和普通野生稻中幾乎飽和的編碼基因集及其在不同品種中的「存在-缺失」變異;其中新鑑定的很多編碼基因存在有轉錄產物和蛋白質功能結構域,暗示可能存在一定的生物學功能。該研究成果將有助于精確發掘復雜農藝性狀的關鍵變異位點,有力推動水稻的功能基因組學研究;此外,該研究將有助于育種家充分利用各類群水稻中豐富的遺傳變異,為進一步提升我國水稻的產量潛力、抗逆特點等提供了重要的基礎信息。

論文通訊作者為黃學輝教授,第一作者為植生生態所趙強副研究員和馮旗副研究員。該項研究由中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所韓斌研究組、上海師范大學黃學輝研究組及中國水稻研究所魏興華研究組合作完成。該研究得到了國家自然科學基金委重大研究計劃、科技部國家重點研發計劃及中國科學院戰略性先導科技專項等項目資助。

(看看新聞Knews記者:張幗霞 實習編輯:施如順)

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