发布时间:2013-08-29 11:50 原文链接: “重测序”寻找高粱遗传变异助力粮食作物育种改良

  2013年8月28日,来自澳大利亚昆士兰大学、深圳华大基因研究院等单位的科研人员对一重要粮食饲料作物--高粱进行了全基因组测序及分析。该研究比较了44个高粱品种的基因组序列,发现高粱基因组中存在大量的遗传变异,为今后高粱及其它粮食作物的育种改良提供了宝贵的遗传资源,同时也为解决全球日益严峻的粮食问题奠定了重要的科研基础。最新研究结果于《自然•通讯》(Nature Communications)杂志上发表。

  气候变化,环境恶化,人口增长等都滋生了一系列严重的生态和社会问题,如何在保护环境的前提下,提高粮食产量和发展新型清洁型能源是摆在全球科学家们面前的一道难题。原产自非洲地区的高粱,具有耐热、耐旱和高产的特征。据统计,全世界每年约有5亿人口以高粱为主食。除了作为粮食作物之外,高粱也是一种主要饲料来源及高价值潜在生物能源作物,因此对高粱基因组进行研究,不仅可以为了解草本及C4植物光合作用的进化机制提供线索,还可为进一步提高高粱产量和作物改良作出积极贡献。

  在本研究中,来自中澳两国的科学家通过对44株不同来源的高粱样本,包括地方品种(Landraces),改良品种(Improved inbreds)和野生&杂草材料(Wild和weedy),进行了全基因组重测序及分析,并首次对拟高粱(Sorghum Propinquum)进行了全基因组测序。研究发现,高粱(S. bicolor)与拟高粱都存在丰富的遗传多样性。通过比较分析,科研人员还发现不同的高粱品种在基因组中存在着强烈的种群结构差异和复杂的驯化历程,包括至少发生过两次独立的驯化事件,并证实了来自非洲西部的Guinea-margaritiferums基因组与其它栽培高粱品种之间确实存在显着差异。

  研究人员对8M高质量的单核苷酸多态性(SNP)进行了鉴定分析,发现约83%的SNP分布在基因间区,而编码区则相对较为保守,含有较少的SNP 位点。野生&杂草材料的SNP数量显着高于地方品种和改良品种,这说明遗传多样性在高粱驯化和改良的过程中存在下降的趋势,进一步研究还鉴定了基因组中与驯化和改良相关的基因。同时,研究人员还在高粱基因组中鉴定了1.9M的插入和缺失变异(Indel)。GO-SLIM基因功能注释发现,这些突变位点主要与细胞组分(Cellular component)基因相关,例如与驯化相关的基因Rc(果皮颜色相关基因)和su1(淀粉合成相关基因)。此外,在高粱基因组中还发现了大量的拷贝数变异(CNV),基因缺失和获得事件(Gene loss and gain events)。这些遗传变异的发现为高粱的改良和驯化提供了重要的科研依据。

  华大基因该项目负责人太帅帅指出:"作物的驯化和改良一直是育种学家和遗传学家的主攻课题,本研究对44株高粱品种进行测序分析,发现了一系列的变异位点,为高粱的遗传多样性研究以及育种改良提供了宝贵的遗传资源。同时,这也是华大基因继水稻基因组、大豆基因组和玉米基因组之后的又一个重大科研突破。"

相关文章

Brain:科学家识别出参与阿尔兹海默病中神经元易感性发生的关键基因

神经变性疾病早期阶段的特征是离散脑细胞群中蛋白质的积累以及这些脑细胞的退化,对于大多数疾病而言,这种选择性的易感性模式是无法解释的,但其对于病理性机制或许能提供重要的见解。阿尔兹海默病是世界上主要的痴......

2024年中国基因编辑技术发展现状及趋势分析CRISPR/Cas优势明显

行业主要上市公司:金斯瑞(HK.1548)、凯赛生物(688065.SH)、华熙生物(688363.SH)、华恒生物(688639.SH)、川宁生物(301301.SZ)等本文核心数据:ZFNs技术;......

厚积薄发我国科学家揭开表观遗传“神秘面纱”

长期以来,人们普遍认为,脱氧核糖核酸(DNA)决定了生物体的全部表型。但问题来了,在相同环境中成长的同卵双胞胎,身高、肤色、性格、健康状况等并非完全相同,这是为什么?为了揭开表观遗传的“神秘面纱”,科......

基因解码揭示人类无尾之谜

纽约大学格罗斯曼医学院(NYUGrossmanSchoolofMedicine)的研究人员进行的一项新研究表明,我们远古祖先的基因变化可以部分解释为什么人类不像猴子那样有尾巴。这项研究成果最近发表在《......

人与猿类如何在进化中“甩掉”尾巴

猴子有尾巴,而人类和猿类的尾巴却在进化中消失了,是什么在其中起了关键作用?《自然》28日发表的一篇论文,报道了人类和猿类演化掉尾巴的遗传学基础。灵长类动物尾部表型的系统发育树(Ma表示百万年前)。图片......

一步到位沉默一个小鼠胆固醇基因

意大利科学家在一项小鼠研究中展示了无需永久性基因组编辑,也可对一个控制胆固醇水平的基因做到长效抑制。这一靶向表观遗传沉默(不用直接改变DNA序列就可改变基因功能)的效果在小鼠中持续近1年,令循环胆固醇......

安捷伦一季度营收缩水5.6%,仍稳坐16.6亿美元大关

2月27日,安捷伦科技公司(纽约证券交易所代码:A)公布截至2024年1月31日的2024财年第一季度财报。第一季度营收为16.6亿美元,与2023年第一季度相比下降5.6%,核心营收(1)下降6.4......

多样化菌群共存现象有了新解释

近日,中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所副研究员王腾团队在《自然—通讯》发表研究成果。该研究从理论上揭示了微生物群落中广泛存在的水平基因流动可以帮助竞争性微生物群体突破物种多样性“极限”,促......

与DNA损伤相关的145个基因“现形”

研究示意图。图片来源:《自然》杂志据最新一期《自然》杂志报道,通过对近1000只转基因小鼠开展研究,英国科学家发现了100多个与DNA损伤有关的关键基因。这项研究为开发癌症和神经退行性疾病个性化疗法提......

关节炎滑膜组织基因表达调控图谱,揭示关节炎风险位点的功能特征

关节炎是一种常见的关节病变,主要表现为滑膜增生、软骨变性及软骨下骨增生,造成关节功能丧失和生活质量下降,在60岁以上人群发病率超过50%,全球范围内有数亿人受到影响。全基因组关联研究(Genome-w......