今熱點：谷子首個高質量圖基因組發(fā)表，研究證明全世界谷子均來自中國

中國農業(yè)科學院作物科學研究所進行谷子種質資源規(guī)模化挖掘利用等研究的試驗田。中國農業(yè)科學院作物科學研究所供圖

6月10日，記者從中國農業(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?、中國農業(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。

(相關資料圖)

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?！敝袊こ淘涸菏咳f建民表示。

據(jù)悉，主要承擔這項研究的是中國農業(yè)科學院作物科學研究所特色農作物優(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（MichaelPurugganan）和中國農業(yè)科學院作科所研究員賈冠清為該論文共同通訊作者。

來源：科技日報

關鍵詞：