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研究證明全世界谷子均來自中國

發(fā)布時間:2023-06-14 11:15:00來源: 科技日報

  科技日報訊 (記者馬愛平)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份核心種質資源進行深入分析,發(fā)掘了1084個重要性狀相關位點和基因,繪制了谷子首個高質量圖基因組?!闭撐耐ㄓ嵶髡摺⒅袊r(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構、分類和衍化關系,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。

  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份核心種質資源群體結構進行解析的基礎上,從頭組裝了110個谷子和狗尾草高質量基因組,繪制了首個狗尾草屬基因組變異圖譜,構建了首個雜糧和碳四(C4)作物高質量圖基因組。

  “《自然·遺傳學》發(fā)表的谷子圖泛基因組研究,是雜糧領域第一個高質量圖泛基因組。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?!敝袊茖W院院士李家洋表示。

  作物種質資源是優(yōu)異基因的載體,對種質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%。

  中國科學院院士錢前表示,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(shù)據(jù)基礎,全面提升了谷子的育種水平和產(chǎn)量品質潛力,使我國保持了谷子基礎研究和育種研究的國際領先地位。

  “這些持續(xù)選擇基因和性狀關聯(lián)位點對谷子重要性狀遺傳解析及標記輔助育種至關重要。同時,在多作物平行馴化越來越明晰的情況下,相關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。”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(Michael Purugganan)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。(科技日報)

(責編:陳濛濛)

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