江西省农科院等发表稻属超级泛基因组图谱

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关键词：

来源：

Nature Communications

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//agri.nais.net.cn/topic/downloadFile/16fe3404-3f84-4132-a955-9645d3e5d1a3

来源地址：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-54427-3

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2024-11-18

摘要：

2024年11月18日，河北大学杜会龙教授团队与江西省农业科学院颜龙安院士团队合作，在Nature Communications发表题为“Genome evolution and diversity of wild and cultivated rice species”的研究论文。该研究通过组装稻属中13个近乎完整的野生稻物种的基因组，并结合已公开的普通野生稻、亚洲栽培稻和非洲栽培稻基因组数据，首次在基因组水平上重构了稻属的进化关系，揭示了各物种的进化轨迹。同时，研究团队构建了目前最为全面的稻属超级泛基因组图谱。利用这些丰富的基因组资源，研究人员进一步挖掘出大量在栽培稻中尚未发现的新基因家族，为水稻的遗传改良和品种创新提供了重要的基础。该研究选择了13种极具代表性的野生稻，其中包含6种异源四倍体和7种二倍体类型。使用PacBio HiFi测序技术和Hi-C测序技术，研究人员成功实现了染色体水平的基因组组装。这些野生稻在地理分布上跨度广泛，表型特征丰富多样，基因组大小显著差异，展现出高度的复杂性和多样性。基于这些高质量的基因组数据，研究人员成功重构了稻属的进化谱系，揭示了稻属物种的遗传演变轨迹。这一发现为深入研究水稻的起源和演化提供新的视角，有助于理解水稻的驯化过程、物种形成机制以及适应环境变化的策略。通过整合已公开的普通野生稻、亚洲栽培稻以及非洲栽培稻基因组数据，研究团队成功构建了目前最为全面的稻属超级泛基因组，其涵盖了多达101723个基因家族。其中，稻属所共有的核心基因家族占比达9.84%，重要的是，该研究新发现了63,881个在栽培稻中未曾被发现的基因家族。该超级泛基因组蕴含了大量有价值的基因资源，极大地拓展了水稻遗传改良可利用的基因资源池。该研究在不同水稻材料间鉴定出了大量的结构变异（SVs），包括2,781-10,656个插入序列2,680-10,419个缺失序列、4-52个易位以及7-22个倒位。研究发现，野生稻中SVs的数量更多且长度普遍更大。此外，等位基因变异分析显示，野生稻在等位基因数量以及多样性方面也显著超越栽培稻。这表明野生稻蕴藏着更为丰富的遗传多样性。这些丰富多样的变异不仅为解析水稻适应复杂环境的机制提供了关键线索，同时也为培育高产、优质且抗逆性强的水稻新品种提供了宝贵资源。