我国科学家破解野生稻遗传多样性密码,成果登
中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌院士团队通过研究,这项研究为水稻基因组辅助育种提供了前所未有的遗传资源,为培育抗病耐逆、适应气候变化的优质水稻品种奠定了坚实的科学基础。
亚洲栽培稻作为全球数十亿人的主粮,其驯化历史可追溯至一万年前的普通野生稻。面对全球人口增长和气候变化加剧的双重压力,如何将野生稻历经万年锤炼的“生存智慧”注入现代品种,培育出兼具高产潜力与抗病抗逆特性的“超级水稻”已成为破解粮食安全困局的重大课题。
然而,传统依赖单一参考基因组的研究模式,如同“以管窥天”,仅能捕捉水稻遗传多样性的冰山一角。因此,韩斌研究团队整合具有代表性的 129 份普通野生稻和 16 份亚洲栽培稻资源,进行高质量的基因组测序和从头组装,构建了一个可以覆盖野生稻和栽培稻全面遗传景观的泛基因组图谱。这也是该研究团队继全面解析水稻驯化路线和构建首个栽培稻-野生稻泛基因组草图之后,在水稻基因组研究和进化领域取得的又一项重大突破。
▲形态丰富的野生稻与栽培稻稻穗对比展示
这一参考基因组级别的栽培稻-野生稻泛基因组为原有公认的单个参考基因组新增了 38.7 亿个碱基对,共包含 69,531 个基因,其中近 20% 为野生稻特有的,这些基因被证实与抗病防御、环境适应性等性状密切相关。研究发现,野生稻中的抗病基因丰度和多样性均明显高于栽培稻,已精准定位到 1,184 个野生稻中拷贝数高于栽培稻的抗病基因位点,其中包含 2 个已验证的抗稻瘟病基因。综上所述,这项研究构建了一个近饱和的野生稻泛基因组数据库,实现了野生稻遗传资源的系统性整合,有效弥合了野生稻和栽培稻基因组学研究的差距。科学家可据此精准挖掘野生稻优势等位基因,追溯重要基因的起源,解析水稻环境适应与表型可塑性机制。
在粮食安全日益严峻的当下,这项研究为实现水稻快速从头驯化、精准培育抗逆性强、资源利用率高、产量突破的新品种提供了关键的基因资源。