点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:我国科学家解密谷子高质量图基因组
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

我国科学家解密谷子高质量图基因组

来源:光明网2023-06-10 10:21

  小米是我国北方日常饮食中的重要粮食之一,产出小米的植物叫“谷子”。作为世界上最古老的驯化作物之一,在高投入(水利、化肥)农业生产系统到来之前,谷子在农耕文化中长期占据主粮地位。

  近年来,随着人类对气候环境变化、农业可持续性和粮食安全的深入思考,谷子因耐干旱、耐瘠薄、C4高光效、环境适应性强和养分利用效率高等显著特征,再次引起越来越多的关注,正被迅速发展为C4光合和禾谷类作物耐逆及营养高效研究的模式作物。

我国科学家解密谷子高质量图基因组

  我国谷子育成品种在全球领先 中国农科院供图

  虽然科学家经过研究已证实谷子是从狗尾巴草驯化而来,但其驯化改良的过程一直成谜,而这也制约了C4光合模式植物体系和谷子遗传育种的发展。现在,这个谜题终于有了答案。中国农业科学院作物科学研究所刁现民团队经过数十年研究,组装了谷子第一个高质量图基因组,绘制了首个狗尾草属变异图谱,系统阐明了谷子起源及驯化改良的过程。这一成果于北京时间6月8日发表在国际权威期刊《自然·遗传学》上。

  利用现代分子学生物技术,研究团队在对谷子野生种、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,构建了首个杂粮和C4作物高质量图基因组,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基因组变异。

我国科学家解密谷子高质量图基因组

  谷子群体遗传特征分析 中国农科院供图

  同时,团队还历时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1,084个与表型显著关联的重要性状相关位点,如控制产量性状的SiGW3等。此外,研究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并使谷子表型预测精度最高提升12.6%。

我国科学家解密谷子高质量图基因组

  谷子驯化、改良过程中基因组变异遗传特征解析 中国农科院供图

  研究构建的谷子基因组变异图谱、多环境多性状表型组、以及批量发掘的重要性状控制位点和基因,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。

我国科学家解密谷子高质量图基因组

  我国积累了世界上最丰富的谷子资源 中国农科院供图

  论文通讯作者、作科所研究员刁现民表示,基于高覆盖深度测序,理清了谷子野生种、农家品种和现代育成品种的群体结构、分类和衍化关系,认识到谷子和水稻有着类似的基因组变异水平;群体遗传学证据清楚表明谷子单起源,全世界的谷子均来自中国。

  中国工程院院士刘旭表示,我国是谷子的起源国,也保存有全世界最多的谷子资源,但系统深入的研究缺乏,限制了其遗传育种水平的提升。该研究清晰了谷子野生种、农家品种和现代育成品种三类资源的基因组变异本底,了解了三类资源的亚群分类和地理分布及其演化的可能过程,从遗传学上肯定了谷子单起源中心,即中国起源中心的理论,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洋表示,此次发表的谷子图基因组研究,是杂粮领域第一个高质量图基因组。这一工作不仅是谷子研究的又一次“里程碑”式工作,也是对“小作物-大作为”的最好诠释,并将对其他作物研究具有重要推动作用。

  中国科学院院士钱前表示,该研究更清晰地看到了基因组结构变异对发掘基因功能的重要性,为谷子模式植物体系提供了基因组和表型数据基础,全面提升谷子的育种水平和产量品质潜力,使我国保持谷子基础和育种研究的国际领先地位。

  该研究得到国家重点研发计划、国家现代农业产业技术体系、国家自然科学基金和中国农业科学院创新工程等项目资助。(光明网记者宋雅娟)

 

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平视察空降兵军

  • 【科学报国正当时】走进北工大,探秘大国重器背后的“机械力量”

独家策划

推荐阅读
团队开发了一种利用人工智能指导葡萄育种的新方法,有望缩短育种周期,加速葡萄品种创新,并为其他多年生作物育种提供方法参考。
2024-11-05 10:22
数据显示,全球物联网连接数持续快速增长,在物联网基础建设、数字经济创新发展等方面,中国都“名列前茅”,今年我国物联网连接数有望突破30亿。
2024-11-05 10:21
第二次青藏科考队打破世界纪录,在西藏自治区那曲市双湖县境内的普若岗日冰原钻取了全球中低纬度冰川最长的冰芯,长达324米。
2024-11-05 10:19
科学家走进校园做主题报告的宣讲形式,让现场师生不仅能感悟科学家精神、研习科学家攻坚克难路径,还可获得学术大家面对面的指导。
2024-11-05 10:16
十四届全国人大常委会第十二次会议4日在京举行,科学技术普及法修订草案首次提请大会审议。
2024-11-05 10:14
11月4日,总重量约34.6公斤的空间站第七批空间科学实验样品,随神舟十八号飞船顺利返回。斑马鱼培养基、氨基酸、寡肽、产甲烷古菌、极端环境微生物等24种生命实验样品成为公众关注的焦点。
2024-11-05 04:25
最新数据显示,截至目前该市已建成超充站670座,并计划今年底前累计建设1000座,这让深圳实现“超充之城”的梦想更近了一步。
2024-11-04 21:21
“微专业”是指高校围绕某个学术领域或核心素养开设的一组核心课程,具有“小而精、跨学科、灵活”等特点,不授予学位,但学生修完后可以获得证书。
2024-11-04 09:57
前三季度海洋经济呈现稳中有进态势。
2024-11-04 09:56
我国首个器官芯片领域的国家标准《皮肤芯片通用技术要求》(GB/T 44831-2024)正式发布。
2024-11-04 09:54
“三峡水库蓄水后,显著改善了三峡库区和长江中游宜昌至武汉段的航道条件,库区干流航道等级由Ⅲ级提高为Ⅰ级。湖北省兴山县古夫镇深渡河村属三峡库区淹没区,2014年前,因为坐落大山深处、交通不便,这里村民追求发展、富裕的步履走得很艰难。
2024-11-04 09:53
11月4日1时24分,神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。
2024-11-04 09:52
10月31日,“科学家精神百场讲坛——国家卓越工程师进校园”在北京科技大学举行。
2024-11-01 04:20
近日,记者跟随2024年“防震减灾高质量发展进行时”主题采访活动,了解江苏如何啃下海洋地震监测这块难啃的“硬骨头”。
2024-11-01 04:20
为什么而科研?这是每一个科技工作者和科研机构都需要回答的问题。是兴趣,是理想,亦是责任!
2024-11-01 04:20
“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)在轨交付仪式暨成果发布会31日在中国科学院国家空间科学中心举行。
2024-11-01 04:20
大科学装置不仅能帮助人类突破认知极限,在基础科学领域做出重大突破,也能服务社会发展,解决国家重大需求。
2024-11-01 04:20
这项赛事由拼多多、光明食品集团、中国农业大学、浙江大学共同主办,旨在为植物工厂降本增效和产业化发展集智聚力。
2024-10-31 09:23
这一私域大模型以在轨卫星管理专业知识库为基础,搭建航天器操控平台,通过语音、文本互动,即可完成航天器在轨管理、航天器管理人员培训,助力卫星高效智能管理。
2024-10-31 09:23
比赛中,残疾人选手将操纵义肢手抓取多种物体,但由于残疾人控制义肢的信号源非常有限,确保手指、手腕的可靠运动成为需要攻克的问题。
2024-10-31 09:21
加载更多