科技日報記者 馬愛平 通訊員 鞠曉暉
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所煙草功能成分與綜合利用創(chuàng)新團(tuán)隊與中國水稻研究所、深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所等單位聯(lián)合，完成首個中國菰染色體水平基因組組裝，并通過共線性分析和轉(zhuǎn)錄組測序鑒定到中國菰落粒性相關(guān)基因。該研究為中國菰落粒性基因編輯提供了候選靶點(diǎn)，有助于加速中國菰落粒性的定向馴化改良。相關(guān)研究成果發(fā)表在《通訊生物學(xué)》(Communications Biology)上。
（中國菰基因組信息）
中國菰（Zizania latifolia）原產(chǎn)于中國，屬于禾本科稻族菰屬，主要分布于中國、韓國、日本和印度等國家。中國菰的穎果為菰米，在我國古代是重要的“六谷”之一。中國菰具有生物量大、耐深水、灌漿成熟快、籽粒蛋白質(zhì)含量高和抗稻瘟病等優(yōu)良性狀，但是由于未經(jīng)過人工馴化，其種子成熟過程中極易脫離母體形成落粒，導(dǎo)致收獲指數(shù)和產(chǎn)量嚴(yán)重降低。因此，開展落粒性相關(guān)研究對于中國菰的快速馴化以及培育落粒性減弱的品種具有重要意義。但是，由于缺乏高質(zhì)量基因組，中國菰的遺傳學(xué)及其落粒性基因研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于水稻等重要禾本科作物。
研究團(tuán)隊運(yùn)用第三代Nanopore、二代Illumina和高通量染色體捕獲技術(shù)進(jìn)行全基因組測序與組裝，獲得中國菰基因組全長547.38Mb，其中含有38852個基因以及52.89%的重復(fù)序列，重疊群（Contig N50）為4.78Mb，基因組骨架（Scaffold N50）為32.79Mb，其中545.36Mb基因組序列被定位到17條染色體上，掛載率高達(dá)99.63%。系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)，中國菰與假稻（Leersia perrieri）和稻屬（Oryza）植物親緣關(guān)系更近，其分化時間約為19.7-31.0百萬年。研究還發(fā)現(xiàn)，中國菰和水稻基因組之間存在顯著的共線性，而通過與水稻落粒性基因共線性分析鑒定出中國菰落粒性相關(guān)基因，并分析了這些基因在離層形成和降解過程中的表達(dá)特性。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所供圖）
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