前沿 | 谷子高质量图基因组“面纱”揭开

2023-06-13 10:06:04 8

本报北京6月11日电(记者杨舒)谷子即小米,起源于中国,作为粮食作物深受老百姓喜爱。近日,中国农业科学院作物科学研究所特色农作物优异种质资源发掘与创新利用团队,通过对谷子种质资源的基因组分析,组装了首个谷子高质量图基因组,系统阐明了谷子起源及驯化改良的过程,并创制了谷子图基因组精准高效育种方法,为培育谷子突破性品种提供了理论基础和技术路径。相关研究成果日前发表在国际期刊《自然·遗传学》上。

谷子至今仍是旱作农业的主栽作物,更是应对气候变化和干旱环境的战略储备作物,具有重要的育种改良价值。该研究团队介绍,从育种角度看,作物种质资源含有多种优异基因,对种质资源基因组变异的系统性认识和表型性状的精准鉴定,有利于其中优异基因的发掘和利用。由此,研究团队在对谷子野生种(狗尾草)、农家品种和现代育成品种等1844份核心种质资源群体结构进行解析的基础上,从头组装了110个谷子和狗尾草高质量基因组,绘制了首个狗尾草属基因组变异图谱,认识了谷子资源变异的基本情况,系统解析了谷子驯化和改良过程中的基因组变异。

同时,该团队历时10年,在13个地理环境下对680份资源进行了68个性状的表型调查,形成了226组群体表型数据和表型组数据库;将基因组变异和表型数据关联,发掘出1084个与表型显著关联的重要性状相关位点。此外,团队还建立了基于谷子图基因组的最优预测模型和全基因组选择育种方法,该方法可加速作物遗传研究,使谷子表型预测精度最高提升12.6%。

本研究为谷子模式植物体系发展等基础研究和资源利用提供了重要数据基础,也为作物种质资源挖掘利用提供了重要参考。中国科学院院士李家洋等专家认为,该研究成果通过高质量图基因组等前沿技术的应用,快速有效完成了种质资源规模化挖掘利用,进一步解析和利用好该研究获取的大量重要基因组位点,将有助于谷子遗传和育种研究水平的大幅提升。该研究的思路和方法对其他作物研究有重要借鉴价值,对提高我国作物种质资源的有效利用,保障国家粮食安全意义重大。(来源:光明日报