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破解“天书”!谷子高质量图基因组解密

科技日报记者 马爱平。天书

6月8日,破解中国农业科学院作物科学研究所(以下简称“科学研究所”)通过基因组变异和群体结构分析,谷高组装了第一个高质量地图基因组,质量系统阐述了谷子起源和驯化改进的图基过程;深入分析了1844种核心种质资源,发掘了1084个重要特征相关点和基因,因组创造了精确高效的解密谷子图基因组育种方法,为突破性品种的天书培育提供了理论基础和技术路径。国际权威学术期刊《自然遗传学》发表了相关成果(Nature Genetics)上。破解

论文通信作者、谷高研究所研究员刁现民表示,质量基于高覆盖深度测序,图基明确了野生种子、因组农业品种和现代育成品种的解密群体结构、分类和衍化关系,天书认识到谷子和水稻具有相似的基因组变异水平;群体遗传证据清楚地表明,世界各地的谷子来自中国。

中国工程院院士刘旭表示,中国是谷子的起源国,保留了世界上最多的谷子资源,但缺乏系统的深入研究,限制了其遗传育种水平的提高。本研究明确了谷子野生种、农业品种和现代育成品种三种资源的基因组变异,了解了亚群分类、地理分布及其演变的可能过程,从遗传学上肯定了谷子单一起源中心,即中国起源中心理论,是利用新技术进行资源研究的典型代表。

中国科学院院士李家阳说,自然遗传学(Nature Genetics)谷子图泛基因组研究是杂粮领域第一个高质量的泛基因组。

中国科学院院士李家阳说,自然遗传学(Nature Genetics)发表的谷子图泛基因组研究是杂粮领域第一个高质量的泛基因组。这项工作不仅是谷子研究的又一个“里程碑”工作,也是对“小作物——大作为”的最佳诠释,将在促进其他作物研究中发挥重要作用。

中国科学院院士韩斌表示,这项工作不仅对谷子种质资源的群体结构有了新的认识——发现了一个更古老、更适应环境的亚群,而且系统地研究了谷子的驯化和改进,确定了大量与驯化和育种选择相关的异位点。

中国工程院院士万建民表示,继续选择基因和性状关联点对谷子重要性状的遗传分析和标记辅助育种至关重要。同时,随着多作物平行驯化越来越清晰,相关研究结果也为其他作物重要特征的遗传分析提供了重要参考。

中国科学院院士钱说,研究让他们更清楚地看到基因组结构变异对基因功能的重要性,为谷子模式植物系统提供基因组和表数据基础,全面提高谷子育种水平和产量质量潜力,保持谷子基础和育种研究的国际领先地位。

图为谷子种质资源的大规模挖掘利用。中国农业科学院作物科学研究所供图。

纽约大学基因组学与系统生物学研究中心教授刁现民 Puruganan和作科所研究员贾冠清是该论文的共同通讯作者。博士后何强、副研究员汤沙、研究员智慧、中国科学院动物研究所研究员陈金峰是该论文的第一作者。
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