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

  • 印度客机坠毁爆炸 警方说已找到超200具遗体

  • 联大紧急特别会议要求以巴冲突方立即无条件永久停火

独家策划

推荐阅读
2025年3月,国家重大科技基础设施——子午工程二期正式通过验收,建成了国际上综合实力最强的空间天气地基区域监测网络。
2025-06-13 09:45
前不久,一场人形机器人格斗擂台赛引发了全球关注。
2025-06-13 09:44
系外行星大气研究对理解行星形成、演化和宜居性具有重要意义。
2025-06-13 09:38
地磁暴,是由太阳表面活动引起的地球磁场全球性剧烈扰动现象。据中国气象局国家空间天气监测预警中心消息,受5月31日太阳爆发活动影响,北京时间6月1日14时至2日14时,先后出现了6小时特大地磁暴。
2025-06-13 09:37
中外科学家团队在广东省肇庆市怀集县取得四足类足迹的重要发现,首次记录了华南白垩纪地层的哺乳形类及恐龙足迹组合。
2025-06-13 09:35
“如果你是一名文科生,将有机会学习数学和计算机,将来可能成为人工智能方面的研究生”,这是不久前,复旦大学教育教学改革发布会上传出的消息。
2025-06-12 18:17
一种新的神经细胞网络是造成这一现象的原因。
2025-06-12 09:52
这一机器人仿生手灵感源于人类手部的生物智慧。
2025-06-12 09:46
冬虫夏草学名叫“中华线虫草”,其实是一种寄生蝙蝠蛾幼虫的真菌。线虫草在白垩纪就已经寄生蚂蚁的基干类群,学会了“操控蚂蚁”,而这类寄生蚂蚁的线虫草,正是如今最繁盛的一支。
2025-06-12 09:43
来自NASA的3位科学家分析了2020—2024年间坠落地球的523颗“星链”卫星在不同太阳活动水平的轨道变化。美国《商业内幕》网站报道称,很多科学家担心“星链”卫星可能会以人们尚不了解的方式破坏大气层。
2025-06-12 09:40
天气越来越热,我们中医院急诊西北角的药膳坊门前,同样“火热”。现在,“中医药+餐饮”在很多地方越来越火,药膳面包等产品吸引了很多消费者,也带动了更多人了解中医药知识和养生理念。
2025-06-12 09:37
中毒、缺氧、病原体侵袭……这些突如其来的“变故”会诱发生命应激反应。
2025-06-11 09:27
传统人工智能研究聚焦于物体识别准确率,却鲜少探讨模型是否真正“理解”物体含义。
2025-06-11 09:26
为满足小农户的粮食干燥需求,该所联合国内多家单位研制出智能化可移动牵引式烘干机。
2025-06-11 09:25
近日,国家发展改革委、国家能源局发布《关于有序推动绿电直连发展有关事项的通知》,提出以满足企业绿色用能需求、提升新能源就近就地消纳水平为目标,建设绿电直连项目。
2025-06-11 09:23
 地处浙皖赣三省交界处的钱江源—百山祖国家公园候选区,由衢州市开化县的钱江源园区与丽水市的百山祖园区组成,总面积约747平方公里。
2025-06-11 09:23
为发挥警示作用,切实推动问题整改,第三轮第四批中央生态环境保护督察9日对第一批典型案例进行集中公开通报。
2025-06-10 10:04
6月8日,国产人形机器人携手机器狗攀上湖北燕矶长江大桥,挑战在全球最长猫道上行走。
2025-06-10 10:03
夏日,生机勃勃,在北京市温榆河公园“生态心”区域,这里没有人工干预和打理,一切都在“野蛮”生长。
2025-06-10 10:02
日前,位于重庆巫山的五里坡管理中心在科研监测中发现了2个新属共8个新物种,这是继2022年发现4个新物种后该中心在五里坡国家级自然保护区再次发现新物种。
2025-06-10 09:59
加载更多