华中农大连发两项水稻重要成果

　　近期，华中农业大学水稻研究团队在水稻基因组研究中接连取得重要进展，相关研究结果接连发表在国际著名学术期刊《PNAS》、《Genome Biology》。

　　九月十日，张启发教授和练兴明教授作为共同通讯作者，在《PNAS》发表题为“Breeding signatures of rice improvement revealed by a genomic variation map from a large germplasm collection”的重要研究成果，华中农业大学信息学院的谢为博副教授是本文共同第一作者。

　　这项研究分析了来自73个国家1,479个水稻品种，包括一些地方品种和现代栽培种的低覆盖测序数据。研究人员在籼稻亚种中鉴别出了两大主要的亚群indica I (IndI)和indica II (IndII)，其对应独立育种工作生成的两个杂种优势类群。研究人员检测到了跨越7.8%水稻基因组，在IndI和IndII之间受到不同选择的200个区域，将它们称之为育种印迹。这些区域包括GWAS研究揭示的、与重要农艺性状相关的许多已知功能基因及基因位点。粮食产量与品种中育种印迹的数量呈正比，表明了一个品系中的育种印迹数量或许可用于预测水稻的农艺潜力，选出的基因位点或可为科学家们提供一些水稻改良的靶点。

　　九月七日，国际知名学术期刊《Genome Biology》刊登了华中农业大学另一项水稻研究成果，题为“Exploring the rice dispensable genome using a metagenome-like assembly strategy”，用宏基因组样的组装策略，构建了水稻的非必须基因组（dispensable genome），谢为博副教授是本文的通讯作者，练兴明教授也是本文共同作者之一。

　　一个物种的非必须基因组，由只存在于一部分个体的非必须序列组成，被认为在表型变异和基因组进化中发挥重要的作用。然而，目前非必须基因组的结构分析是昂贵和劳动密集的，因此，非必须基因组在遗传学和功能基因组学研究中的影响，尚未得到充分的讨论。

　　在这项研究中，研究人员通过宏基因组样的从头组装策略，基于1483个栽培水稻品种（Oryza sativa L.）的低覆盖（1–3×）测序数据，构建了水稻的非必须基因组。研究人员成功组装了几千个蛋白质编码基因，包括大部分已知的农艺学重要基因，在日本晴水稻（Nipponbare）参考基因组中缺席。

　　基于比对和连锁不平衡，该研究小组开发了一种集成方法，能够相对于参考基因组，将基因组位置分配到78.2%以上的非必须序列。研究人员利用不同水稻品种非必须序列之间的46万个多态性，对水稻的稻粒宽和840个代谢特征，进行了关联分析。与来自参考基因组的SNP相比，大约23.5%的代谢特征与非必须序列的多态性有显著的相关信号， 41.6%的性状相关SNP，有着与非必须序列相关的一致基因组位置。

　　总而言之，这些结果表明，我们可以采用低覆盖的群体测序数据，构建一个物种的非必须基因组。所构建的序列，将有助于理解水稻的非必须基因组，并且可与参考基因组互补，来鉴定表型变异相关的候选基因。