科技日?qǐng)?bào)記者 馬愛(ài)平 通訊員 鞠曉暉
近日，中國(guó)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(duì)與中國(guó)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(gè)中國(guó)菰染色體水平基因組組裝，并通過(guò)共線性分析和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序鑒定到中國(guó)菰落粒性相關(guān)基因。該研究為中國(guó)菰落粒性基因編輯提供了候選靶點(diǎn)，有助于加速中國(guó)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(guó)菰基因組信息）
中國(guó)菰（Zizania latifolia）原產(chǎn)于中國(guó)，屬于禾本科稻族菰屬，主要分布于中國(guó)、韓國(guó)、日本和印度等國(guó)家。中國(guó)菰的穎果為菰米，在我國(guó)古代是重要的“六谷”之一。中國(guó)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(guò)人工馴化，其種子成熟過(guò)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(kāi)展落粒性相關(guān)研究對(duì)于中國(guó)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(guó)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(duì)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(cè)序與組裝，獲得中國(guó)菰基因組全長(zhǎng)547.38Mb，其中含有38852個(gè)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(guó)菰與假稻（Leersia perrieri）和稻屬（Oryza）植物親緣關(guān)系更近，其分化時(shí)間約為19.7-31.0百萬(wàn)年。研究還發(fā)現(xiàn)，中國(guó)菰和水稻基因組之間存在顯著的共線性，而通過(guò)與水稻落粒性基因共線性分析鑒定出中國(guó)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(guò)程中的表達(dá)特性。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所供圖）
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