科學家構(gòu)建水稻全基因組功能單倍型數(shù)據(jù)集 提出亞洲栽培稻多起源假說

據(jù)中國農(nóng)科院最新消息，該院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創(chuàng)新團隊，構(gòu)建了一個全基因組基因功能單倍型(gcHap)數(shù)據(jù)集，全面揭示了亞洲栽培稻基因功能單倍型自然變異特征，提出亞洲栽培稻多起源(馴化)假說。相關研究成果新近發(fā)表于《分子植物(Molecular Plant)》雜志上。

團隊成員、中國農(nóng)科院作科所研究員徐建龍介紹，目前，關于水稻種內(nèi)兩個亞種indica(秈)和japonica(粳)起源的假說主要有二種：一是單起源假說，認為亞洲栽培稻是從單一的野生祖先起源，然后為適應不同的生態(tài)和地理環(huán)境分化為秈和粳兩個亞種;二是多起源假說，認為秈和粳獨立起源于不同的野生祖先類群。

該團隊于2018年牽頭完成了“3000份水稻基因組計劃”，從三個主要方面揭示了水稻核心種質(zhì)的基因組多樣性：超過3200萬個高質(zhì)量SNP(單核苷酸多態(tài)性);3萬多個水稻編碼基因上的存在—缺失變異;超過9.3萬個結(jié)構(gòu)變異。然而，作為水稻種內(nèi)遺傳多樣性的另一個重要方面，基因編碼區(qū)的功能單倍型(功能等位基因)在水稻種質(zhì)資源中的變異特征尚不清晰。

在最新研究中，研究人員根據(jù)“日本晴”水稻參考基因組注釋信息，基于3010份水稻核心種質(zhì)基因編碼區(qū)的非同義SNP數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個由45963個基因組成的全基因組基因功能單倍型數(shù)據(jù)集;全面揭示了亞洲栽培稻基因功能單倍型自然變異特征，提出亞洲栽培稻多起源(馴化)假說，評估了現(xiàn)代育種對全基因組功能單倍型多樣性的影響。他們還開發(fā)了適用于功能單倍型數(shù)據(jù)全基因組關聯(lián)分析和全基因組預測的軟件包“HAPS”，為今后水稻基因的基礎研究和復雜性狀有利等位基因發(fā)掘提供極大便利，全面助力水稻分子設計育種。該研究同時也對其他作物群體基因組、功能基因組和設計育種研究具有借鑒意義。(瞿劍)