兩個漢字登上Nature背後：最新研究支持亞洲栽培水稻起源新觀點 | 中國發現

?水稻是重要糧食作物，對其基因組的深度挖掘意義重大，圖片來自http://irri.org

整理 | 葉水送

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兩個漢字登上英文學術期刊，這並不多見。

4月25日，「秈」和「粳」出現在《自然》雜誌最新發表的一篇論文中。中國農業科學院作物科學研究所、國際水稻研究所、上海交通大學、華大基因、安徽農業大學、美國亞利桑那大學等16家機構通過對3010份亞洲栽培稻基因組變異研究發現，很多秈稻品種攜帶的等位基因沒有出現在粳稻品種中，該結果更支持秈稻是獨立進化來的假說。

?這項研究由中外諸多研究團隊歷經7年完成，項目參與者眾多。其中王文生、Ramil Mauleon、胡智強、Dmytro Chebotarov、太帥帥、吳志超、黎珉、鄭天清Roven Rommel Fuentes、張帆、Locedie Mansueto和Dario Copetti為該論文的共同第一作者。黎志康、Kenneth L. McNally、Nickolai Alexandrov、韋朝春、張耕耘、阮珏、Rod A. Wing為共同通訊作者

3000株水稻基因組計劃（3K Rice Project）於2011年9月正式啟動。該項目由中國農業科學院農作物基因資源與基因改良國家重大科學工程首席科學家黎志康研究員主持，主要對來自全球的3000株水稻進行全基因組測序（測序深度為14倍），從而全方位了解水稻基因組特徵和遺傳多樣性，所有獲取的數據均會向外界開放。

?栽培稻精細的種群分類和泛基因組

通過對重要進化相關基因的單體型分析，研究人員發現：很多的秈稻品種攜帶的等位基因沒有出現在粳稻品種當中。也就是支持了秈稻的多地獨立馴化假說。

據該論文的作者介紹，此次發表在《自然》雜誌上的主要結果還有以下幾項：

1）檢測到32M的高質量SNPs和Indels，對亞洲栽培稻群體進行了更為細緻和準確的劃分，由傳統的5個亞群增加到9個，同時發現在水稻基因資源庫中仍存在大量的SNP有待發掘。

2）發現了亞洲栽培稻中存在大量結構變異，平均每個基因組約有1.2萬個結構變異，秈粳亞群間呈現明顯的差異，並且可能是引起秈粳雜種不育和雜種衰退的遺傳基礎。

3）使用「map-to-pan」策略構建了亞洲栽培稻的泛基因組，獲得了268M的日本「晴」參考序列之外的非冗餘序列，預測了1.2萬個新的全長基因和數千個不完整的新基因。

4）最後介紹了3000份水稻基因組的SNP和PAVs數據在關聯分析挖掘水稻有利基因上的應用。

根據此前的介紹，所獲取的水稻遺傳信息將被應用到分子育種實踐中。不同植株間存在自然變異，而了解這些不同性狀發生的遺傳機制，將有助於成功培育出可高度適應不同環境的雜交品種。

研究人員表示，該項目的下一挑戰是將在不同的地方以及實驗室環境條件下，檢測3000株水稻基因組計劃發現的遺傳變異與水稻表型的相關性，這對指導和加速水稻分子育種、農業可持續生產有重要的意義。

相關文章：

Wang WS et al. Genomic variation in 3,010 diverse accessions of Asian cultivated rice. Nature, 2018. doi: 10.1038/s41586-018-0063-9.

Li JY et al. The 3,000 rice genomes project: new opportunities and challenges forfuture rice research. GIGA SCIENCE. 2014, 3:8

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