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中国科学家揭示水稻基因组中丰富的遗传变异

中国科学家揭示水稻基因组中丰富的遗传变异飞入寻常百姓家

科创 2018-01-16 08:57:52

来源:新民晚报   作者:郜阳  

图说:来自不同水稻类群的栽培稻品种和野生稻株系 来源/中科院分子植物科学卓越创新中心(下同)

新民晚报讯(见习记者 郜阳)水稻是世界上最重要的粮食作物之一,栽培稻的起源与驯化对人类农业文明的发展起到了重要的推动作用。今天凌晨,《自然-遗传学》杂志在线发表了中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所和上海师范大学生命与环境科学学院黄学辉教授团队题为“泛基因组分析揭示栽培稻和野生稻中基因组变异”的研究论文,首次绘制了栽培稻-野生稻的泛基因组图谱,并系统鉴定了涵盖各类群水稻的编码基因集,为我国进一步培育优良水稻品种打下理论基础。

在人类漫长的发展过程中,通过长期的遗传选育,留下了数以万计的水稻地方品种和各类种质资源。这些地方品种和种质资源具有丰富的遗传变异,可以适应不同种植区域的地理气候。“水稻在1万年前就已经出现,是我们的祖先将其驯化为栽培稻,成为主要农作物。不同地区的水稻品种在基因组上存在很多遗传变异。这些变异对目前的育种改良都有启示作用。”上海师范大学教授黄学辉告诉记者。为了能找到不同地区水稻的优良变异基因,并将之聚合,研究团队选取了66个来自不同水稻类群的栽培稻品种和野生稻株系,对它们深度测序、从头序列组装和基因注释分析,获得了水稻各类群材料的精细基因组图谱,鉴定出了水稻基因组中各类复杂的遗传变异,发现很多功能基因存在有多种等位基因类型。

图说:水稻各类群材料中编码基因的系统鉴定和存在-缺失变异分析 

亚洲栽培稻主要分为两大类,即主要种植在热带和亚热带的籼稻和主要种植在温带和寒带的粳稻。“粳稻日本晴”是水稻参考基因组所用的品种。此次研究中,研究人员系统鉴定到栽培稻和普通野生稻中几乎饱和的编码基因集及其在不同品种中的“存在-缺失”变异。“一个基因组不能涵盖水稻的所有编码基因,我们能找到在某些个体中存在、在另外一些个体中缺失的基因,把这种情况称为‘存在-缺失’变异。”黄学辉解释。此外,新鉴定的很多编码基因存在有转录产物和蛋白质功能结构域,暗示可能存在一定的生物学功能。

据介绍,该项研究成果将有助于精确发掘复杂农艺性状的关键变异位点,有力推动水稻的功能基因组学研究;该研究还有助于育种家充分利用各类群水稻中丰富的遗传变异,为进一步提升我国水稻的产量潜力、抗逆特点等提供了重要的基础信息。“我们此次获得的泛基因组图谱就好比阶段性地完成了一张导航地图,最终的目的还是为了‘方便开车’——我们利用这些多样化的材料建立了遗传群体,希望通过这些遗传群体找到不同基因具体发挥的功能,也希望产生有用的中间材料,切实提高水稻的产量、抗逆等性状。”黄学辉表示。

编辑:房浩 举报

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