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亚洲稻或为多起源:中科院团队构建gcHap数据集,揭示水稻全基因功能单倍型自然变异特征

olivia chan

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昨日,2021年中央一号文件发布。其中明确提到了要有序推进生物育种产业化应用、加强作物资源库建设。育种的方式包括杂交育种、多倍体育种、细胞工程育种、基因工程育种等等。而其中,基因编码区内的多态性是水稻总体遗传多样性的最重要部分。

而就在近日,中国农科院的作物科学研究所水稻分子涉及技术与应用创新团队构建了一个全基因组基因功能单倍性(gcHap)数据集,全面揭示了亚洲栽培稻基因功能单倍性自然变异特征。

研究团队对3010个水稻品种中45 963个水稻基因的基因-CDS-单倍型(gcHap)多样性进行了表征,发现了水稻群体中平均每个基因有226±390个gcHap。所有水稻基因可分为三大类:12 865个保守基因、10254个亚种分化基因和22 844个剩余基因。

研究发现,在水稻基因中,39218个基因共携带了>255179个具有潜在功能重要性的主要gcHaps。大部分(87.5%)检测到的gcHaps是亚种或群体特异性的。根据保守优势(古老)gsHaps重建的当地陆地种群的推断原配种与相同地理起源的野生稻品种有很强的相关性,支持亚洲栽培稻的多起源(驯化)模型,即亚洲栽培稻的籼稻和粳稻两个主要亚种在亚洲不同地点分别栽培而来。

过去的育种工作导致现代品种的gcHap多样性普遍增加,两个亚种的14,266个基因的优势gcHap的频率发生了显著的变化。现代品种中与水稻产量相关的大多数已知基因的“有利”gcHap频率较低,这表明通过挖掘和金字塔式的“有利”gcHap,水稻改良的潜力巨大。在检测影响复杂性状的因果基因方面,gcHap数据比SNPs有更大的能力。本研究产生的水稻gcHap多样性数据集将极大地促进未来水稻基础研究和改良。

此研究成果以论文形式在Molecular Plant上发布,题为“The landscape of gene-CDS-haplotype diversity in rice (Oryza sativa L.): properties, population organization, footprints of domestication and breeding, and implications in genetic improvement”(亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)的基因-CDS-单倍型多样性景观:特性、种群组织、驯化和育种的足迹以及对遗传改良的影响)。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.02.003


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