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

  • 云南孟连:“国牛”迎来丰收季

  • “龙马”奔腾踏九霄——记神舟十九号航天员

独家策划

推荐阅读
今年进博会,医疗器械及医药保健展区将集聚全球十大医疗器械企业、十一家世界500强制药企业,大量“首秀”“首展”亮眼。
2024-10-30 18:40
走进玉门风电场“风电长廊”展厅,一幅幅图片、一段段影像、一件件展品,详细介绍了全球风电、中国风电、甘肃风电发展历程及现状。
2024-10-30 09:15
美国一项新研究显示,一种关键洋流的减缓可能会在本世纪末使预计的北极变暖幅度下降约2摄氏度。研究人员还警告说,大西洋经向翻转环流减缓还可能引发其他气候异常,例如可能导致热带辐合带的变化。
2024-10-30 09:14
据了解,目前定位于高端、个性的冰箱,多使用智能玻璃面板,而中低价冰箱仍有不少是传统面板。
2024-10-30 09:14
汽车后市场在规范化的基础上,借助智能化技术的赋能,正逐步实现服务的升级转型,为消费者带来更加专业、便捷、个性化的服务体验。
2024-10-30 09:13
新质生产力具有引领新一轮科技革命的质态特征。“人工智能+”作为新一代数字技术集合体,以数据、算法和算力为核心要素,驱动科技革命实现从孤岛走向连接、从初级走向高阶、从工具走向价值的全面升级,展现出超越工业经济时代的技术能级。
2024-10-30 04:00
生成式人工智能在人机交互领域展现出的强大自主性和泛化能力,让人们越来越感觉到与人工智能的交流就像是和另一个人交谈。
2024-10-30 04:00
步入吉林省中医药科学院科研院区,一座长白山微观沙盘十分抢眼。
2024-10-29 10:08
科学普及是推动创新发展不可或缺的“一翼”,建设高水平科普人才队伍是壮大“科普之翼”的关键。我们相信,通过深入实施、不断完善这一制度,必将推动优秀科普人才持续涌现,为科技创新与科学普及“两翼齐飞”提供强劲动力。
2024-10-29 10:08
我国第四批预备航天员已于今年8月入队参加训练,不仅要执行空间站任务,未来也将执行载人登月任务。
2024-10-29 09:30
由中国航发完全自主研制、具备国际竞争力的900千瓦级涡桨发动机AEP100,于日前成功配装全球最大无人运输机——白鲸航线W5000大型无人运输机。
2024-10-29 09:29
党的二十届三中全会审议通过的《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》提出,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。必须以新发展理念引领改革,立足新发展阶段,深化供给侧结构性改革,完善推动高质量发展激励约束机制,塑造发展新动能新优势。
2024-10-29 03:40
2023年中国创新指数测算结果显示,2023年中国创新指数达到165.3(以2015年为100),比上年增长6.0%,保持稳步增长态势。
2024-10-28 09:21
该项目研究团队由合肥综合性国家科学中心人工智能研究院、中国科学技术大学、本源量子计算科技(合肥)股份有限公司(以下简称“本源量子”)等单位组成。
2024-10-28 09:21
近日,中国科学院南京地质古生物研究所博士许春鹏、研究员王博和研究员张海春,与临沂大学地质与古生物研究所教授陈军、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士余逸伦等合作,以古蝉为研究对象开展综合研究工作,相关研究成果日前在线发表于国际学术期刊《科学进展》。
2024-10-28 03:30
北京协和医院乳腺外科主任医师孙强正在为患者进行手术。北京协和医院乳腺外科主任周易冬:乳腺癌相关的危险因素可分为固有因素和可控因素。
2024-10-28 09:23
与秋燥引起的皮肤干燥相比,干燥综合征患者的皮肤干燥更为持久且难以改善,有时还会出现瘙痒、脱屑等症状,部分患者会关节疼痛、肿胀,甚至关节畸形。
2024-10-28 09:20
据日前召开的全国农业科技工作会议消息:围绕建设农业强国战略需求,我国将谋划设立一批重点实验室、大科学装置,建设一批农业科学实验站和数据中心,大力发展新型研发机构,抓好国家农业高新技术产业示范区建设。
2024-10-25 09:16
钙钛矿太阳能电池作为一种新兴清洁能源,为光伏行业高质量发展注入了新动能。近日,北京大学联合国内外多个研究组,提出高密勒指数晶面相干生长提升钙钛矿太阳能电池性能的新策略。相关研究成果发表于《自然》。
2024-10-25 09:12
24日,国家航天局在北京举办实践十九号卫星载荷交付仪式。此次交付的实践十九号卫星搭载载荷包括主粮作物、经济作物、微生物航天育种载荷以及空间技术试验载荷等二十大类。
2024-10-25 09:08
加载更多