穀子高質量圖基因組“麵紗”揭開
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本報北京6月11日電(記者楊舒)穀子即小米,起源於(yu) 中國,作為(wei) 糧食作物深受老百姓喜愛。近日,中國農(nong) 業(ye) 科學院作物科學研究所特色農(nong) 作物優(you) 異種質資源發掘與(yu) 創新利用團隊,通過對穀子種質資源的基因組分析,組裝了首個(ge) 穀子高質量圖基因組,係統闡明了穀子起源及馴化改良的過程,並創製了穀子圖基因組精準高效育種方法,為(wei) 培育穀子突破性品種提供了理論基礎和技術路徑。相關(guan) 研究成果日前發表在國際期刊《自然·遺傳(chuan) 學》上。
穀子至今仍是旱作農(nong) 業(ye) 的主栽作物,更是應對氣候變化和幹旱環境的戰略儲(chu) 備作物,具有重要的育種改良價(jia) 值。該研究團隊介紹,從(cong) 育種角度看,作物種質資源含有多種優(you) 異基因,對種質資源基因組變異的係統性認識和表型性狀的精準鑒定,有利於(yu) 其中優(you) 異基因的發掘和利用。由此,研究團隊在對穀子野生種(狗尾草)、農(nong) 家品種和現代育成品種等1844份核心種質資源群體(ti) 結構進行解析的基礎上,從(cong) 頭組裝了110個(ge) 穀子和狗尾草高質量基因組,繪製了首個(ge) 狗尾草屬基因組變異圖譜,認識了穀子資源變異的基本情況,係統解析了穀子馴化和改良過程中的基因組變異。
同時,該團隊曆時10年,在13個(ge) 地理環境下對680份資源進行了68個(ge) 性狀的表型調查,形成了226組群體(ti) 表型數據和表型組數據庫;將基因組變異和表型數據關(guan) 聯,發掘出1084個(ge) 與(yu) 表型顯著關(guan) 聯的重要性狀相關(guan) 位點。此外,團隊還建立了基於(yu) 穀子圖基因組的最優(you) 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(chuan) 研究,使穀子表型預測精度最高提升12.6%。
本研究為(wei) 穀子模式植物體(ti) 係發展等基礎研究和資源利用提供了重要數據基礎,也為(wei) 作物種質資源挖掘利用提供了重要參考。中國科學院院士李家洋等專(zhuan) 家認為(wei) ,該研究成果通過高質量圖基因組等前沿技術的應用,快速有效完成了種質資源規模化挖掘利用,進一步解析和利用好該研究獲取的大量重要基因組位點,將有助於(yu) 穀子遺傳(chuan) 和育種研究水平的大幅提升。該研究的思路和方法對其他作物研究有重要借鑒價(jia) 值,對提高我國作物種質資源的有效利用,保障國家糧食安全意義(yi) 重大。(光明日報)
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