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

  • “月季花环”扮靓初夏北京

  • 宁夏贺兰:冷凉蔬菜迎丰收

独家策划

推荐阅读
从日前闭幕的第九届数字中国建设峰会可以看出,我国人工智能技术已迈过能聊天、拼参数的初级阶段,进入会干活、有价值的跃升期。好用,既是用户体验的直观标尺,也是我国人工智能从技术跟跑到创新引领、从规模扩张转向质量提升的关键抓手。
2026-05-08 09:14
4月23日,100多家仪器企业带着自己的拳头产品,参加第十九届中国科学仪器发展年会。一个是以技术创新切入的初创企业,一个是深耕多年的国产老牌厂商,纳析科技和海能技术的实践,正是国产科学仪器企业不断向上突破的缩影。
2026-05-08 09:14
记者日前从中国科学技术大学获悉:近日,该校郭光灿院士团队在实用化量子密钥分发研究方面取得重要进展。团队突破量子态制备和单光子探测技术在高速、高信噪比和集成度方面相互制约的难题,首次利用半导体单光子探测器,实现了超越超导探测系统的安全密钥率纪录。
2026-05-08 09:13
由该校基础医学院教授侯宇领衔的研究团队,首次破解多聚蛋白1在白血病干细胞中驱动免疫逃逸与自我更新的全新机制,
2026-05-08 04:35
这还是那个荒凉的沙漠吗?晴空丽日,10万株玫瑰竞相绽放,花瓣层层叠叠,点缀在沙海边缘。微风拂过,淡淡花香扑面而来……
2026-05-08 04:35
儿童科学本质教育在科学教育中有着举足轻重的作用,发展科学本质观是科学教育的核心目标之一。
2026-05-07 05:35
面对现实世界中日益复杂的预测需求,科研人员围绕大模型预测技术,走出了两大核心主线、四种具体技术路径。
2026-05-07 05:35
人工智能是德国提升国家科技创新能力、竞逐全球科技产业高点的关键领域。
2026-05-07 05:35
该校邢立达课题组与河北省区域地质调查院合作,对河北宣化土城子组两个新的恐龙足迹点展开研究,记录下该地层迄今最慢的兽脚类恐龙行迹,
2026-05-07 06:00
大型体育赛事最令人头痛的当属“最后一公里”:车停到哪里最方便?从哪个入口进场最快捷?如今,这一状况正在改变。
2026-05-07 06:00
在刚刚过去的“五一”假期,“科技游”成为了众多游客的选择。辽宁沈阳航空科技馆则以大量模拟试飞游戏,让孩子们在玩乐中感知复杂的航空技术原理。当技术赋能的展陈体验成为标配,制度与运营模式的创新则为科技馆开辟了新的增长空间。
2026-05-06 09:13
光明日报西安5月5日电 记者李洁、张哲浩5日从中国科学院地球环境研究所获悉,该所联合国内外多家科研机构进行系统研究,提出土壤温度变化是东亚新石器时代粟作农业时空演化的重要调控因素。
2026-05-06 09:10
”日前,中国科学院院士、国家卫生健康委副主任曾益新在“高原重大心肺脑疾病预警关键技术与防治策略研究”项目启动会上表示。曾益新表示,该项目聚焦发病机制、易感人群识别、精准干预、治疗方案四大核心方向,其中发病机制研究是所有工作的基础。
2026-05-06 09:09
为此研究团队开发出纳米高熵陶瓷涂层,集防结焦、耐高温腐蚀、高导热于一体,还能降低煤耗。基于光谱学科基础,研究团队把“吸热”的思路反过来,开发了辐射制冷涂层。以吸热器表面的高温太阳能吸热材料为例,这种关键光学材料一旦断供,国内光热电站将陷入被动。
2026-05-06 09:08
联合国教科文组织5日发布《量子时刻:国际量子科学技术年成果全球报告》,首次对2025年国际量子科学技术年进行了全面评估。
2026-05-06 09:01
董耀会的理想是在全国的长城沿线开发出一万个村,把长城沿线的优质农产品卖到世界各地。
2026-05-02 08:15
习近平总书记强调,要以更大力度、更实举措加强基础研究,提升我国原始创新能力,进一步打牢科技强国建设根基。
2026-05-01 18:40
加强基础研究,建设科技强国的必由之路。
2026-04-30 16:22
“AI投毒”“控评”“互踩”“人肉”“开盒”“算法黑箱”……AI时代,面对这些媒介乱象,该如何约束?
2026-04-30 09:02
近日,国家市场监管总局与教育部联合发布全国首批“专业与标准化教育融合试点单位”名单,位于江苏苏州太仓市的苏州健雄职业技术学院入选。如今,苏州健雄职业技术学院立足太仓“德企之乡”的实际需求,建校20余年来为太仓560余家德企直接输送技能人才或提供相关培训。
2026-04-30 08:59
加载更多