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中国科学院院士韩斌团队成功绘制出分辨率最高的“野生稻-栽培稻泛基因组图谱”,为水稻基因组辅助育种提供遗传资源,助力培育抗病耐逆、适应气候变化的优质水稻品种,该研究被誉为作物基因组学的显著里程碑。

  时热时冷、时干时涝,气候变化对水稻的生长环境带来了巨大挑战,同时加剧了病虫害的爆发。为了将野生稻种历经万年锤炼的“生存智慧”融入现代水稻品种,增强水稻的环境适应韧性,中国科学院院士韩斌团队近期取得了重大突破。

  韩斌团队率先完成了145份亚洲栽培稻及其普通野生稻的高精度基因组组装,成功绘制出迄今为止分辨率最高的“野生稻-栽培稻泛基因组图谱”,该成果为水稻基因组辅助育种提供了宝贵的遗传资源,为培育抗病耐逆、适应气候变化的优质水稻品种奠定了坚实基础。4月16日,该研究成果在国际权威学术期刊《自然》上发表。

该泛基因组图谱可覆盖水稻的全面遗传景观,对于应对全球人口增长和气候变化双重压力下的粮食安全挑战具有重要意义。

  韩斌指出,亚洲栽培稻作为全球数十亿人的主食,其驯化历史可追溯至一万年前的普通野生稻。面对当前挑战,培育兼具高产与抗病抗逆特性的“超级水稻”成为关键。传统研究模式仅能触及水稻遗传多样性的冰山一角,因此,构建高质量、大规模的野生稻泛基因组显得尤为重要。

  团队整合了129份普通野生稻和16份亚洲栽培稻资源,构建了这一泛基因组图谱。自2012年起,团队持续在水稻驯化路线和泛基因组研究上取得进展,此次成果是该领域的又一重大突破。

野生稻和栽培稻泛基因组图谱揭示了稻种的遗传多样性。

  该泛基因组达到参考基因组级别,为原有单个参考基因组新增了38.7亿个碱基对,包含逾6.95万个基因,其中近20%为野生稻特有,与抗病防御、环境适应性等性状密切相关。

  研究发现,野生稻中的抗病基因数量和多样性均高于栽培稻,已定位到1184个抗病基因位点,包含2个已验证的抗稻瘟病基因。这些发现进一步证实了野生稻在作物改良中的“战略资源库”地位。

  此外,研究还证实了亚洲栽培稻的单起源假说,并发现了南亚各栽培稻类群间的广泛基因交流,绘制了全面的水稻进化和驯化路线图。

亚洲栽培稻进化路线图展示了稻种的驯化历程。

  该研究被《自然》誉为作物基因组学的显著里程碑,为保障粮食安全提供了关键基因资源。审稿人评价该论文所呈现的野生稻基因组组装将成为学术界鉴定有益遗传变异的宝贵资源。

(文章来源:上观新闻)