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:首个黍稷高质量泛基因组来了!里面还藏着这个“秘密”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

首个黍稷高质量泛基因组来了!里面还藏着这个“秘密”

来源:光明网2023-12-01 07:00

  黍稷,也称糜子、黍子、大黄米,是我国最早驯化的主要作物之一。然而,随着水稻、小麦和玉米等主粮作物的兴起,黍稷逐渐成非主要农作物,主要种植于亚洲和欧洲的半干旱地区。

  近年来,随着气候环境的变化和农业可持续性与粮食安全的关注,黍稷因其生长周期短、根系营养吸收能力强、需水量少、适应盐碱胁迫环境等特点而受到广泛关注。然而,目前仍缺乏对黍稷品种资源群体遗传结构、基因组变异、驯化和育种相关功能基因等系统性基础研究,制约了黍稷育种和产业发展。

首个黍稷高质量泛基因组来了!里面还藏着这个“秘密”

  12月1日,记者从中国农业科学院作物科学研究所获悉,该所刁现民研究团队构建了黍稷第一个高质量泛基因组和遗传变异图谱,系统性解析了黍稷品种资源的群体结构、起源演化历史与基因组驯化特征。研究在分子水平上为证实黍稷是中国单起源的作物,并通过我国西北地区传入中亚和欧洲提供了有力证据。研究还发掘了139个黍稷重要农艺性状相关位点和基因,为未来黍稷分子育种和培育突破性品种提供了理论基础和技术路径。相关成果发表于《自然·遗传学(Nature Genetics)》。

首个黍稷高质量泛基因组来了!里面还藏着这个“秘密”

  构建首个黍稷泛基因组和迄今最全面的高质量基因组变异图谱

  中国农业科学院作物科学研究所研究员刁现民介绍,研究团队在对全球来源的516份黍稷核心种质资源群体结构进行解析的基础上,从头组装了32份高质量基因组,系统解析了黍稷驯化和改良过程中基因组变异,并构建了首个黍稷泛基因组和迄今最为全面的高质量基因组变异图谱。

  刁现民告诉记者,连续两年,团队在14个环境下对该516份核心种质的43个重要农艺性状进行精准鉴定,形成了包含903套数据的大规模表型数据库。将基因组变异和表型数据关联,发掘出139个与黍稷表型显著关联的重要性状相关位点和524个黍稷驯化育种的选择信号。团队同时对多个环境和性状进行了表型组分析,批量发掘了控制重要性状的控制位点和基因,形成了一个黍稷分子育种的平台。这些成果为黍稷等禾谷类杂粮作物的基础研究和资源利用提供了重要的数据基础,也为作物种质资源挖掘和利用提供了重要的参考。

  证实黍稷单起源于中国,并通过我国西北地区传入中亚和欧洲

  研究团队通过对516份黍稷种质资源的深度重测序研究,对其起源与进化进行了全面的群体遗传学分析,明确了黍稷是中国单一起源的作物并阐明了其传播途径。

首个黍稷高质量泛基因组来了!里面还藏着这个“秘密”

  刁现民告诉记者,经过对比分析,他们认为黍稷群体结构可分为四个主要类群:C1为我国东部/东北平原、C2中亚/欧洲、C3我国西北高原(主要产区)和W野生类群。他们发现中亚/欧洲群的材料与甘肃和新疆栽培品种的遗传结构相似,证实了黍稷的单起源理论,并为黍稷经由河西走廊并经由我国新疆传播至中亚与欧洲提供了理论基础。

  “如果说野生的和栽培的混到一块儿,那现在的栽培种有可能是多起源的。目前看来,野生种跟三类栽培种明显分开,说明黍稷从野生到栽培就一次过渡。那就证明它是单起源的。”刁现民解释说,“而且我们国家黄土高原一带的品种,也就是C3类和野生的黍子很接近,这就说明黍稷最早起源在我们国家的黄土高原,向东传播至我们的华北、东北地区;向西传播,经过新疆到达了欧洲。野生种驯化为C3类型,进而形成C2和C1类型,分化顺序和传播路径都清楚了。”

  为未来生物育种奠定理论基础

  栽培黍稷具有生育期短、抗旱、耐瘠薄、适应性广等突出特性,是我国旱作农业的代表性农作物,在治理荒漠、开垦荒地中是先锋作物,因生育期短,也是众所周知的作救灾作物。

  “近年来,干旱加重和气候变暖加速,大家开始关心农业持续性和粮食安全,黍稷又成了热点”,中国科学院院士钱前认为该成果为黍稷的基因组研究奠定了坚实的基础,并为后续的抗性改良等分子育种工作提供了重要的参考;同时,这也为进一步推动黍稷这一重要谷物资源的利用和研究带来了新的机遇,并为推动农业可持续发展和粮食安全做出更大的贡献。

  中国工程院院士张献龙认为,该研究通过应用高质量泛基因组等前沿技术,首次从分子水平证明了黍稷是中国起源作物,并构建了黍稷的重要种质及基因资源快速挖掘平台。“这些研究成果为黍稷未来的生物育种奠定了坚实的理论基础,同时也为其他作物种质资源研究和育种研究提供了宝贵的参考。”(光明网记者宋雅娟 肖春芳)

 

[ 责编:谢芸 ]
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

  • 吉隆泥石流灾害核心区搜寻工作持续推进

  • 铭记历史 缅怀先烈

独家策划

推荐阅读
草案不仅从法律上承认自动驾驶的合法身份,解决了“它是什么”的问题,还为其设立行为规范,发放“法律身份证”。
2026-09-04 09:17
开学后,一些孩子坐进教室才发现,黑板上的字看不清了,验光后发现近视。有些家长听说OK镜可以“晚上戴、白天摘”,还有助于延缓近视进展,准备给孩子配一副。孩子能不能佩戴OK镜?需要注意什么?
2026-09-04 09:32
据《自然》近日报道,根据9月1日联合国环境规划署(UNEP)发布的一份报告,按照当前的排放趋势,本世纪全球气温将较工业化前水平上升约1.8℃,这已是预期的最好结果。
2026-09-04 09:26
人类对寻找地外生命的执着,不仅是要证明人类并非宇宙“孤儿”,更重要的是,这可能带来能源、医学等领域的颠覆性突破。
2026-09-04 09:16
大地测量是国家安全的“隐形防线”,是航空航天和深空探测的“眼睛”,是国家基础设施建设的“尺子”和“秤”。
2026-09-04 09:17
全面了解我国管辖海域基础地质与海底构造特征,服务自然资源管理和国土空间规划“一张图”建设
2026-09-03 11:41
为更好地推动我国流感疫苗的预防接种,中国疾病预防控制中心近日发布《中国流感疫苗预防接种技术指南(2026—2027)》。
2026-09-03 11:39
高温超导带材有了更便宜、更结实的“骨架”。记者2日从中国科学院理化技术研究所获悉,该所科研团队成功研制出高温超导带材新型“骨架”——铁基合金基带(DW01)。用该基带制备的超导带材关键性能指标显著优于传统哈氏合金基带产品,标志着我国在实现高温超导带材核心材料自主可控上迈出重要一步。
2026-09-03 10:38
每天,我们的大脑都要承受成千上万条信息的狂轰滥炸。如果把这些经历和信息全盘照收,大脑很快就会像塞满垃圾文件的电脑一样“死机”。那么,大脑是如何在信息的海洋中去粗取精,只把最重要的事情存进长期记忆的硬盘呢?
2026-09-03 10:38
9月,昴星团伴月、月掩金星、中秋月、海王星冲日等天象将轮番登场。其中备受大家关注的中秋月,既不是“十五圆”,也不是“十六圆”,而是较罕见的“十七圆”。
2026-09-03 10:38
记者13日从国家管网集团获悉,国内首次成品油长输管道顺序输送甲醇现场试验在陕西省咸阳市顺利完成。这标志着我国成品油管道顺序输送甲醇技术实现从理论探索到工程验证的关键跨越,为跨区域绿色甲醇安全、高效输送提供了完整技术方案与实践示范。
2026-09-03 10:38
张国捷介绍,壁虎是研究性染色体演化得天独厚的类群。为此,研究团队选取了22种壁虎开展基因组学分析,其中20个物种的性别决定机制明确,包含3种环境依赖型、6种XY基因型、11种ZW基因型,另有两个外群物种作为对照。研究还发现,上述17个由基因型性别决定的壁虎物种拥有20条性染色体,这些染色体分别起源于17条不同的祖先染色体。
2026-09-03 10:28
开学第一天,浙江省温州市广场路小学“我的暑期科学发现”发布会现场,孩子们正轮流上场展示自己的暑期探究成果。
2026-09-02 12:09
恒星形成率降到约四成,作为重要“气罐”的中性氢却仍保有七成以上。宇宙为何“有气难成星”?
2026-09-02 12:06
9月1日,以“科技改变生活 创新赢得未来”为主题的2026年全国科普月活动全面启动。
2026-09-02 12:21
今年夏天,全国用电负荷持续高位运行,屡创新高。这份“负荷迎峰值、居民却无感”的反差并非偶然,而是得益于我国电力系统的稳定供应,彰显了我国新型能源体系建设的显著成效。
2026-09-02 12:20
作为装置“心脏”的超导磁体性能,往往决定了这些装置能在冲击极限的路上走多远。通上电流的瞬间,超导线圈要承受巨大电磁力的拉扯。此时,一根看上去不起眼的“金属带子”成了决定“心脏”承受力的关键。
2026-09-02 12:12
随着全球气候变化的加剧,干旱已成为威胁森林生态系统稳定与制约林木生长的主要环境因子。
2026-09-02 10:45
中共中央、国务院日前转发了《中央宣传部、司法部关于开展法治宣传教育的第九个五年规划(2026—2030年)》,标志着全民普法正式开启“九五”的新周期。
2026-09-01 09:42
开学季来临,从近红外光醒脑仪、α脑波音频智慧仪,到加入红光模块的哺光台灯、模拟户外远眺的雾视屏……各类宣称能“醒脑”“护眼”的产品在电商平台热卖。他进一步指出,儿童颅骨厚度、密度与成人差异显著,目前尚无任何一项权威神经科学研究支持健康儿童使用此类设备。
2026-09-01 09:36
加载更多