記者從中國農(nóng)科院獲悉,黍稷基因組學(xué)研究又獲重大突破。近日,中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用創(chuàng)新團隊,構(gòu)建了黍稷首個高質(zhì)量泛基因組和遺傳變異圖譜,系統(tǒng)解析了黍稷品種資源的群體結(jié)構(gòu)、起源演化歷史與基因組馴化特征。
該項研究為證實黍稷是中國單起源的作物,并通過我國西北地區(qū)傳入中亞和歐洲,在分子水平上提供了有力證據(jù)。 12月1日,相關(guān)成果在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然·遺傳學(xué)(Nature Genetics)》。
黍稷,也稱糜子、黍子、大黃米,是我國最早馴化的主要作物之一,在一萬年前的河北磁山,我國的先民已經(jīng)馴化并大量種植和儲藏黍稷。目前, 黍稷主要種植于亞洲和歐洲的半干旱地區(qū)。近年來,隨著氣候環(huán)境的變化、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及糧食安全的需求,黍稷因其生長周期短、需水量少、適應(yīng)鹽堿脅迫環(huán)境等特點而受到廣泛關(guān)注。然而,目前仍缺乏對黍稷品種資源群體遺傳結(jié)構(gòu)、基因組變異等系統(tǒng)性基礎(chǔ)研究,因而制約了黍稷育種和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
研究團隊歷經(jīng)10年,在對全球516份黍稷核心種質(zhì)資源群體結(jié)構(gòu)進行解析的基礎(chǔ)上,從頭組裝了32份高質(zhì)量基因組,系統(tǒng)解析了黍稷馴化和改良過程中基因組變異,構(gòu)建了首個黍稷泛基因組和迄今最為全面的高質(zhì)量基因組變異圖譜,明確了黍稷是中國單一起源的作物并闡明了其通過我國西北地區(qū)傳入中亞和歐洲。
研究形成了包含903套數(shù)據(jù)的大規(guī)模表型數(shù)據(jù)庫,發(fā)掘出139個與黍稷表型顯著關(guān)聯(lián)的重要性狀相關(guān)位點和524個黍稷馴化育種的選擇信號,批量發(fā)掘了控制重要性狀的控制位點和基因,形成一個黍稷分子育種平臺。
該研究為黍稷等禾谷類雜糧作物的基礎(chǔ)研究和資源利用提供了重要的數(shù)據(jù)支撐,也為作物種質(zhì)資源挖掘和利用提供了參考。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家谷子高粱現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項目的資助。