首個黍稷高質量泛基因組發布

近日，記者從中國農業科學院作物科學研究所獲悉，該所刁現民研究團隊構建了黍稷（也稱糜子、黍子、大黃米）第一個高質量泛基因組和遺傳變異圖譜，系統性解析了黍稷品種資源的群體結構、起源演化歷史與基因組馴化特征。研究證實黍稷是中國單起源的作物，并通過我國西北地區傳入中亞和歐洲，在分子水平上提供了有力證據。研究還發掘了139個黍稷重要農藝性狀相關位點和基因，為未來黍稷分子育種和培育突破性品種提供了理論基礎和技術路徑。相關成果于12月1日發表在《自然·遺傳學（Nature Genetics）》。

　　黍稷是我國最早馴化的主要作物之一，主要種植于亞洲和歐洲的半干旱地區。然而，隨著水稻、小麥和玉米等主糧作物的興起，黍稷逐漸成為非主要農作物。近年來，隨著氣候環境的變化以及對農業可持續性與糧食安全的關切，黍稷因其生長周期短、根系營養吸收能力強、需水量少、適應鹽堿脅迫環境等特點而受到廣泛關注。然而，目前仍缺乏對黍稷品種資源群體遺傳結構、基因組變異、馴化和育種相關功能基因等系統性基礎研究，制約了黍稷育種和產業發展。

　　研究團隊在對來自全球的516份黍稷核心種質資源群體結構進行解析的基礎上，重新組裝了32份高質量基因組，系統解析了黍稷馴化和改良過程中基因組變異，并構建了首個黍稷泛基因組和迄今最為全面的高質量基因組變異圖譜。通過基因組變異特征及群體遺傳結構分析，明確了黍稷是中國單一起源的作物并闡明了其傳播途徑。研究團隊在14種環境下對516份核心種質的43個重要農藝性狀進行精準鑒定，批量發掘了控制重要性狀的位點和候選基因，形成了一個黍稷分子育種的平臺。這些成果為黍稷等禾谷類雜糧作物的基礎研究和資源利用提供了重要的數據基礎，也為作物種質資源挖掘和利用提供了重要的參考。

　　中國科學院院士錢前、中國工程院院士張獻龍等專家對該成果作出了高度評價。專家認為，通過應用高質量泛基因組等前沿技術，首次從分子水平證明了黍稷是中國起源作物，并構建了黍稷的重要種質及基因資源快速挖掘平臺，為進一步提高我國作物種質資源的有效利用提供了新的思路和方法，這將有助于保障國家糧食安全，提高我國農業競爭力。