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5月29日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)官網(wǎng)發(fā)布消息稱，該校國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、水稻研究所李仕貴與欽鵬教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所梁承志研究員團(tuán)隊(duì)分析揭示了水稻基因組中的“隱藏”變異。
這一研究成果以《基于33個(gè)水稻遺傳多樣性材料的泛基因組分析揭示“隱藏”的基因組變異》為題，于北京時(shí)間5月28日深夜由國際著名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線發(fā)表。
在該項(xiàng)研究中，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)和中科院團(tuán)隊(duì)選取了具有高度代表性的33個(gè)水稻材料，采用最新的第三代基因測序技術(shù)，對其中31份材料進(jìn)行了長片段測序、高質(zhì)量基因組組裝及基因注釋。結(jié)合已報(bào)道的日本晴和蜀恢498兩個(gè)材料的參考基因組，經(jīng)過系統(tǒng)比較分析，共鑒定到171072個(gè)基因結(jié)構(gòu)性變異和22549個(gè)基因拷貝數(shù)變異。
團(tuán)隊(duì)研究人員表示，這些基因組變異無法利用傳統(tǒng)手段鑒定到，絕大多數(shù)在先前研究中均未發(fā)現(xiàn)，但在重要農(nóng)藝性狀調(diào)控中發(fā)揮重要作用。如著名優(yōu)質(zhì)稻品種“越光”中一個(gè)早熟位點(diǎn)qDTH7-3，很可能就是由OsMADS18基因在“越光”產(chǎn)生兩個(gè)拷貝，導(dǎo)致基因表達(dá)量升高從而表現(xiàn)早熟表型。
“亞洲人和非洲人之間基因是有差異的，如果只研究非洲人的基因怎么能夠掌握整個(gè)人類的基因信息呢？”欽鵬說，傳統(tǒng)基因組學(xué)研究就有這樣的弊端。它將不同堿基以線性的形式存儲(chǔ)于染色體上，并且多基于一個(gè)參考基因組來獲取一個(gè)物種的基因信息。但是，線性基因組不能同時(shí)體現(xiàn)一個(gè)物種中不同個(gè)體的遺傳變異情況。
欽鵬進(jìn)一步介紹說，大片段的插入、缺失、拷貝數(shù)等變異類型也無法有效鑒定。因此，構(gòu)建囊括一個(gè)物種所有遺傳信息的新型存儲(chǔ)形式的泛基因組，已成為當(dāng)前基因組學(xué)研究的重要任務(wù)。“而圖形基因組的出現(xiàn)正好解決了這一難題。它突破了傳統(tǒng)線性基因組只能存儲(chǔ)一個(gè)個(gè)體遺傳信息的局限性，可以存儲(chǔ)、展示某類群中不同個(gè)體的遺傳變異信息，從而真正代表一個(gè)類群的遺傳信息?！彼f。
結(jié)合鑒定到的大量結(jié)構(gòu)性變異，該團(tuán)隊(duì)研究人員首次構(gòu)建了水稻圖形基因組，是水稻中迄今最為完整的基于圖形結(jié)構(gòu)的泛基因組。為了方便廣大研究人員使用相關(guān)數(shù)據(jù)，他們還搭建了相關(guān)網(wǎng)站，便于使用基因組序列和查詢遺傳變異等內(nèi)容，促進(jìn)水稻功能基因組學(xué)和育種應(yīng)用研究。
李仕貴表示，此研究打開了結(jié)構(gòu)變異研究的大門，將有助于加速水稻功能基因組學(xué)和分子設(shè)計(jì)育種研究，為選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、綠色安全水稻新品種提供基礎(chǔ)支撐。接下來，該團(tuán)隊(duì)將把研究成果運(yùn)用到應(yīng)用基礎(chǔ)研究和育種工作中，力爭培育出更多產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗性強(qiáng)的水稻品種。
33個(gè)代表性水稻材料農(nóng)藝性狀
基于圖形基因組的GWAS分析
責(zé)任編輯：唐可
