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中国科学家牵头绘制精细水稻基因图谱,恢复“中国味”命名

2018-04-26 09:18:05      参与评论()人

论文中提到,目前全世界所有基因库中概有上百万个水稻品种。在这项研究中,国际水稻研究所提供了来源于89个国家的2500份水稻核心种质,加上来源中国的500余份代表性材料,最终经基因测序、质量控制评估后保留3010株水稻的基因数据。

这3010株水稻代表了全球水稻种质约95%多样性的核心种质。

研究团队共检测到2900万个高质量单核苷酸多态性(SNPs,在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性),240万个小片段插入缺失(Indels)。首次揭示了亚洲栽培稻品种间中存在9万个微细(>100bp)结构变异(SVs,包括易位、缺失、倒位和重复)。

韦朝春着重提到,以往研究人员采用的Nipponbare RefSeq(粳稻品种“日本晴”测序参考基因组)实际上在操作过程中给育种专家带来不少困惑,有基因图谱“不全”之疑。

此番,研究团队利用3010株水稻基因构建了亚洲栽培稻的泛基因组,发现了1.2万个全长新基因和数千个不完整的新基因。韦朝春表示,“原来的参考基因组大概有373Mb,我们现在新增了268Mb。”

其中,研究团队在3010份材料中再次挑选出453份测序深度较高的,来分析其核心(core)基因家族和分散式(distributed)基因家族。最后得出,共包括12770个(62.1%)核心(core)基因家族和9050个(37.9%)分散式(distributed)基因家族。核心基因比较古老,大多数的新基因则表现更年轻和长度偏短。

这份信息更加丰富的基因数据库终极受益者是育种研究。据韦朝春介绍,在他们的泛基因数据库中,“你给我一个品种列表,我可以把这些品种共有的基因、特有基因都可以给你列出来,反过来你根据你的育种目的给我一个基因列表,我的泛基因组数据库可以告诉你有这些基因的品种有哪些。”这些工作只需要数秒钟时间就能完成,这在传统育种工作中是无法想象的。

此前传统育种主要是依靠水稻表型来作为选择依据,现阶段分子育种技术则是从基因组层面来确定目标性状,因其同时满足效率和安全(相对于转基因育种)的要求而备受科学界推崇。

值得一提的是,韦朝春还提到一个小细节。其团队在2013年加入该项研究,而这一项目的测序工作实际上早就结束,但海量的数据分析却面临技术瓶颈。“所有的测序初始数据有15T,在5年前的条件下,光这些数据从他们的机器拷下来再拷到我们的机器上,加上反复检查等因素,前前后后足足花了近半年时间。”

坚持恢复“中国味”命名方式

在水稻研究领域中,育种之外另一大关注焦点是其起源。

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