我国科研人员揭秘全球首个牧草领域图形泛基因组

记者3日从四川农业大学获悉，该校草业科技学院黄琳凯教授团队构建了全球首个牧草领域图形泛基因组——美洲狼尾草图形泛基因组，并揭示了狼尾草耐热的分子机制。

这一研究成果于北京时间3日以《Pangenomics identifies structural variation associated with heat tolerance in pearl millet》为题在国际权威学术期刊《自然遗传学》(Nature Genetics)在线发表。

美洲狼尾草又名珍珠粟，全球种植面积约达3100万公顷。在中国，美洲狼尾草是重要的饲草、饲料。在非洲等热带干旱地区，美洲狼尾草是重要的杂粮作物。

2019年，黄琳凯教授团队首次公布了鸭茅的高质量参考基因组，是中国公布的首个牧草参考基因组。随着研究的深入以及技术的进步，构建高质量的图形泛基因组成为黄琳凯教授团队的重要目标。

通过联合国内外多家单位，本次研究从全球8个地区收集的394份美洲狼尾草核心种质中选取10份代表性材料，进行基因组从头组装，获得了高质量的基因组组装序列，结合一个已发表的基因组构建了首个美洲狼尾草图形泛基因组。

当前，全球气候变暖严重威胁世界粮食安全。解析植物的耐热机制，从而改良植物耐热性，培育耐高温的农作物是目前重要的育种目标之一。

起源于非洲的美洲狼尾草，能够适应极端高温的气候，是研究植物耐热机制的优良材料。本次研究通过对水稻、玉米、高粱等多个物种进行比较基因组学分析，发现美洲狼尾草中扩张的RWP-RK转录因子家族和内质网相关基因协同参与耐热性调控，挖掘并验证到关键结构变异和调控候选基因3个，其中基因PMF0G00024.1(RWP-RK)在水稻中过表达也显著提高了耐热性，将为分子育种提供重要靶点。