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谷子高質(zhì)量圖基因組“面紗”揭開

光明日報北京6月11日電（記者楊舒）谷子即小米，起源于中國，作為糧食作物深受老百姓喜愛。近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團隊，通過對谷子種質(zhì)資源的基因組分析，組裝了首個谷子高質(zhì)量圖基因組，系統(tǒng)闡明了谷子起源及馴化改良的過程，并創(chuàng)制了谷子圖基因組精準(zhǔn)高效育種方法，為培育谷子突破性品種提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際期刊《自然·遺傳學(xué)》上。

谷子至今仍是旱作農(nóng)業(yè)的主栽作物，更是應(yīng)對氣候變化和干旱環(huán)境的戰(zhàn)略儲備作物，具有重要的育種改良價值。該研究團隊介紹，從育種角度看，作物種質(zhì)資源含有多種優(yōu)異基因，對種質(zhì)資源基因組變異的系統(tǒng)性認(rèn)識和表型性狀的精準(zhǔn)鑒定，有利于其中優(yōu)異基因的發(fā)掘和利用。由此，研究團隊在對谷子野生種（狗尾草）、農(nóng)家品種和現(xiàn)代育成品種等1844份核心種質(zhì)資源群體結(jié)構(gòu)進行解析的基礎(chǔ)上，從頭組裝了110個谷子和狗尾草高質(zhì)量基因組，繪制了首個狗尾草屬基因組變異圖譜，認(rèn)識了谷子資源變異的基本情況，系統(tǒng)解析了谷子馴化和改良過程中的基因組變異。

同時，該團隊歷時10年，在13個地理環(huán)境下對680份資源進行了68個性狀的表型調(diào)查，形成了226組群體表型數(shù)據(jù)和表型組數(shù)據(jù)庫；將基因組變異和表型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，發(fā)掘出1084個與表型顯著關(guān)聯(lián)的重要性狀相關(guān)位點。此外，團隊還建立了基于谷子圖基因組的最優(yōu)預(yù)測模型和全基因組選擇育種方法，該方法可加速作物遺傳研究，使谷子表型預(yù)測精度最高提升12.6%。

本研究為谷子模式植物體系發(fā)展等基礎(chǔ)研究和資源利用提供了重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也為作物種質(zhì)資源挖掘利用提供了重要參考。中國科學(xué)院院士李家洋等專家認(rèn)為，該研究成果通過高質(zhì)量圖基因組等前沿技術(shù)的應(yīng)用，快速有效完成了種質(zhì)資源規(guī)模化挖掘利用，進一步解析和利用好該研究獲取的大量重要基因組位點，將有助于谷子遺傳和育種研究水平的大幅提升。該研究的思路和方法對其他作物研究有重要借鑒價值，對提高我國作物種質(zhì)資源的有效利用，保障國家糧食安全意義重大。

《光明日報》（ 2023年06月12日 08版）

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