黍稷基因組學研究又有重大突破。經(jīng)濟日報記者從中國農(nóng)科院獲悉：該院近日成功構建了黍稷第一個高質量泛基因組和遺傳變異圖譜，系統(tǒng)性解析了黍稷品種資源的群體結構、起源演化歷史與基因組馴化特征。該圖譜由作物科學研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團隊構建。該項研究為證實黍稷是中國單起源的作物，并通過我國西北地區(qū)傳入中亞和歐洲，在分子水平上提供了有力證據(jù)。研究還發(fā)掘了139個黍稷重要農(nóng)藝性狀相關位點和基因，為未來黍稷分子育種和培育突破性品種提供了理論基礎和技術路徑。相關研究成果北京時間12月1日在線發(fā)表于國際權威期刊《自然·遺傳學》（Nature Genetics）雜志。
黍稷，俗稱黍子、糜子、大黃米，是人類最早的栽培谷物之一。然而，隨著水稻、小麥、玉米等主糧作物的興起，黍稷逐漸成為非主要作物，主要種植于亞洲和歐洲的半干旱地區(qū)。近年來，隨著氣候環(huán)境的變化和農(nóng)業(yè)可持續(xù)性與糧食安全面臨新的挑戰(zhàn)，黍稷因其生長周期短、根系營養(yǎng)吸收能力強、需水量少、適應鹽堿等脅迫環(huán)境等特點而受到廣泛關注。然而，目前黍稷育種和產(chǎn)業(yè)水平整體偏低，黍稷品種資源群體遺傳結構、基因組變異、馴化相關功能基因等系統(tǒng)性基礎研究匱乏，制約了黍稷遺傳育種的發(fā)展。
如何讓黍稷在糧食安全中發(fā)揮更大的作用？了解其基因組和遺傳變異特點成為破題的關鍵?！百Y源是育種的芯片，但科學的利用資源依賴于對資源基因型和表型的精深鑒定，相較于主要農(nóng)作物，黍稷的育種技術和品種水平落后明顯。”作科所作物種質資源中心研究員刁現(xiàn)民解釋。
向著未知的科學發(fā)起“進攻”，研究團隊歷時十年，通過對516份黍稷種質資源的深度重測序研究，對其起源與進化進行了全面的群體遺傳學分析。結果表明黍稷群體結構可分為四個主要類群：C1東部/東北平原、C2中亞/歐洲、C3西北高原（主要產(chǎn)區(qū)）和W野生類群。研究證實了黍稷的單起源理論，并為黍稷經(jīng)由河西走廊并經(jīng)由我國新疆傳播至中亞與歐洲提供了理論基礎，是目前最系統(tǒng)和翔實的黍子資源遺傳多樣性分析。
基于黍稷品種資源的遺傳結構特征，研究團隊成功構建了具有代表性的黍稷泛基因組，并繪制了迄今最為全面的黍稷高質量基因組變異圖譜，極大的拓展了黍稷基因組育種研究中可用的遺傳變異和基因資源。在此基礎上，研究團隊連續(xù)兩年，在14個環(huán)境下對該516份核心種質的43個重要農(nóng)藝性狀進行精準鑒定，形成了包含903套數(shù)據(jù)的大規(guī)模表型數(shù)據(jù)庫。將基因組變異和表型數(shù)據(jù)關聯(lián)，發(fā)掘出139個與黍稷表型顯著關聯(lián)的重要性狀相關位點和524個黍稷馴化育種的選擇信號。該研究同時對多個環(huán)境和性狀進行了表型組分析，批量發(fā)掘了控制重要性狀的控制位點和基因，形成了一個黍稷分子育種的平臺。
“這是黍稷研究領域目前發(fā)表的最高水平的論文。相關研究為黍稷的基因組研究奠定了堅實的基礎，并為后續(xù)的抗性改良等分子育種工作提供了重要的參考；同時，這也為進一步推動黍稷這一重要谷物資源的利用和研究帶來了新的機遇，并為推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和糧食安全做出更大的貢獻?！敝袊茖W院院士錢前表示。
在專家們看來，這些成果為黍稷等禾谷類雜糧作物的基礎研究和資源利用提供了重要的數(shù)據(jù)基礎，也為作物種質資源挖掘和利用提供了重要的參考。
