我科学家参与完成非洲稻基因组测序

　　最近，美国亚利桑那大学（UA）研究人员带领的一个国际研究小组，完成了非洲稻（Oryza glaberrima）的全基因组测序。中科院遗传与发育生物学研究所的陈明生（Mingsheng Chen）和Jinfeng Chen也参与了此项研究工作。相关研究结果，以“The genome sequence of African rice (Oryza glaberrima) and evidence for independent domestication”为题，发表在2014年7月27日的《Nature Genetics》杂志。

　　这些遗传信息将提高科学家和农学家对于非洲稻种植模式的理解，也能够让研究人员选育出新的水稻品种，更好地应对不断增加的环境压力，以帮助解决全球饥饿问题的挑战。

　　这项非洲稻基因组测序工作，是由UA亚利桑那州基因组研究所主任Rod A. Wing带领。他说：“水稻养育了世界一半的人，因此是最重要的粮食作物。对于我们所称的‘90亿人的供养问题’的解决，水稻发挥着关键的作用。”

　　90亿人的供养问题是指，预计到2050年世界人口将增长到超过90亿人，其中许多人居住在粮食非常稀少的地区。问题在于如何生产出足够多的粮食，来养活世界上的人口，防止饥饿和营养不良相关的经济和社会问题。

　　现在，随着非洲稻全基因组测序的完成，科学家和农学家可以将亚洲稻和非洲稻进行杂交，选育出具有亚洲稻高产性状和非洲稻耐寒性状的新品种。

　　《Black Rice》（这本书描述了非洲水稻的历史重要性，在跨大西洋奴隶制时期引入美国）的作者、加州大学洛杉矶分校环境和可持续发展研究所的Judith Carney称：“非洲稻再一次处于育种策略（旨在对抗气候变化和粮食供应挑战）的最前列。”她也是这项研究的共同作者。

　　Wing指出：“我们将多学科合并，来解决90亿人的供养问题。虽然目前全世界只有少数几个地区种植非洲稻，但它比亚洲稻更耐寒，比亚洲稻更能够抵抗西非环境中的环境胁迫。”NERICA小组已经将非洲稻与亚洲稻进行杂交，选育出新的品种。

　　非洲水稻基因组特别重要，因为许多基因所编码的性状，使非洲稻对环境胁迫产生抵抗力，例如长时间的干旱、土壤和水涝中的高盐。

　　Wing称：“因为我们对基因组有一个精确的认识，我们就可以更容易地识别这些性状，通过常规育种方法或者通过遗传修饰技术，更迅速地移动基因。我们的想法是，选育一种超级稻，这种水稻产量更高，具有更少的环境影响，如需要较少的水、肥料和农药。”

　　他补充说，耐寒、高产的作物，对于人类生存将变得日益重要，因为世界面临着气候变化的环境影响和日益增长的全球人口。

　　Wing的研究小组专门从事发展物理图谱——使科学家能够了解基因组结构的一种工具。他的研究小组已经开发出亚洲稻的物理图谱，并将其捐赠给了水稻基因组计划，从而使非洲稻全基因组测序成为可能。

　　基因组进化分析是由UA植物科学博士研究生Muhua Wang和马里兰大学的Carlos Machado完成。Wing研究小组的研究助理Yeisoo Yu带领了测序工作。

　　在对构成非洲稻基因组的33000个基因进行分析后，研究人员发现，在驯化的过程中，非洲人和亚洲人各自选择了两个物种的许多相似的遗传性状，例如高营养和使作物更容易收割的性状。

　　此外，所测的基因组序列有助于解决“非洲稻最初是否是在非洲一个地点或几个地点进行驯化”。通过将该基因组与野生品种的遗传结构进行比较，Wing 及其研究小组发现，非洲稻与沿尼日尔河一带的一个野生水稻种群最相似。Wing称：“我们的数据支持这一假设——非洲稻的驯化中心是在非洲这一地区。”

　　从1998年到2005年，Wing带领了亚洲稻（其他唯一驯养的水稻品种）的基因组测序工作。该研究结果于2005年发表在《Nature》杂志，已经促进了数百个重要农业性状相关基因的发现，包括快速繁殖周期和洪涝期水下生存长达两周时间等性状。

　　目前，Wing的研究小组正在集中测定和分析亚洲和非洲稻近缘种的基因组。Wing解释说：“通过在基因组水平上了解整个稻属，我们可获得一个全新的遗传变异库，可用于防治害虫和植物病原体。”

　　他说，一个例子就是，将来自所有野生稻近缘种的抗病基因，添加到栽培稻品种中，就能选育出一个抗病虫害的超级稻新品种。

　　Wing也与华中农业大学的张启发教授合作，在世界各地创建了一套超级作物科技中心，他们集中和协调工作，有助于解决90亿人的供养问题。他说：“我们实际上只有大约25年的时间来解决这个问题，如果我们是相互竞争的，是行不通的。”

　　Carney指出：“在促进高产亚洲稻品种的几十年后，现在的重点是，选育出结合前者的高产性状与glaberrima的耐环境胁迫性状的新品种。”

　　在11月份，Wing和他的合作者将在第12届国际水稻功能基因组学研讨会上，庆祝亚洲稻基因组测序完成十周年和新完成的非洲稻基因组测序。