中国农科院、中科院Nature Genetics基因组研究新成果

【字体: 时间:2013年06月25日 来源:生物通

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  来自中国农业科学院、中国科学院的研究人员,近日绘制出了谷子(foxtail millet,学名Setaria italica)的基因组单体型图谱,并对其农艺性状进行了全基因组关联研究。谷是目前种植第二广泛的粟类物种,这项研究为提高谷类粮食遗传性状提供了宝贵的资源。相关成果公布在6月23日的《自然遗传学》(Nature Genetics)杂志上。

  

生物通报道  来自中国农业科学院、中国科学院的研究人员,近日绘制出了谷子(foxtail millet,学名Setaria italica)的基因组单体型图谱,并对其农艺性状进行了全基因组关联研究。谷是目前种植第二广泛的粟类物种,这项研究为提高谷类粮食遗传性状提供了宝贵的资源。相关成果公布在6月23日的《自然遗传学》(Nature Genetics)杂志上。

中科院院士、遗传与发育生物学研究所李家洋(Jiayang Li)研究员,中国农业科学院作物科学研究所刁现民(Xianmin Diao)研究员和中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所韩斌(Bin Han)是这篇论文的共同通讯作者。

谷子是重要的粮食作物之一,脱壳后叫做小米。谷子的老家在中国。它的祖先是我们在野外常见的狗尾草(Setaria viridis)。大约在8000多年前,我国黄河领域就开始种植谷子了。谷子生育期短,适应性广,耐干旱和瘠薄,主要在我国北方地区种植。我国是世界上最大的谷子生产国,占全世界谷子产量的90%以上。

谷子含12.7%蛋白质,7种必需氨基酸含量比其它粮食作物高。此外,还含有维生素和硒、钙、铜、铁、锌、碘、镁等微量元素,对人类健康非常有好处。目前有关谷子高硒、高维生素的研究正逐渐受到人们的重视。但是由于谷子是区域性小杂粮作物,与水稻、小麦、玉米等主要农作物相比,在分子遗传方面的研究起步较晚,研究内容也相对较少。

在这篇文章中,研究人员对于916个不同的谷子品种进行测序,鉴别出了258万个SNPs,并利用80万个常见SNPs构建出了一个谷子基因组单体型图谱。研究人员将谷子的品种按照与早晚期开花时间分为两个分化群体。此外,他们对五种不同环境下的916个不同的谷子品种进行了基因分型,通过全基因组关联研究确定了与47种农艺性状相关的512个基因座。研究人员将一种狗尾草与一种谷子的深度测序基因进行了从头组装(de novo assembly),鉴别出了复杂的种间(interspecies)和种内(intraspecies)变异体。研究人员还鉴别出了36个似乎发生在现代育种过程中的选择性清除(selective sweep)。

这些研究结果为谷子的遗传研究打下了基础,对于遗传改良谷子性状提供了基础资源,对于谷子品种选育具有重要的意义。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

A haplotype map of genomic variations and genome-wide association studies of agronomic traits in foxtail millet (Setaria italica)

Foxtail millet (Setaria italica) is an important grain crop that is grown in arid regions. Here we sequenced 916 diverse foxtail millet varieties, identified 2.58 million SNPs and used 0.8 million common SNPs to construct a haplotype map of the foxtail millet genome. We classified the foxtail millet varieties into two divergent groups that are strongly correlated with early and late flowering times. We phenotyped the 916 varieties under five different environments and identified 512 loci associated with 47 agronomic traits by genome-wide association studies. We performed a de novo assembly of deeply sequenced genomes of a Setaria viridis accession (the wild progenitor of S. italica) and an S. italica variety and identified complex interspecies and intraspecies variants. We also identified 36 selective sweeps that seem to have occurred during modern breeding. This study provides fundamental resources for genetics research and genetic improvement in foxtail millet.

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