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Nat Genet:中科院植生所黄学辉研究组揭示水稻基因组复杂遗传变异的研究论文

摘要 : 2018年1月16日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Genetics》杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所、上海师范大学生命与环境科学学院黄学辉教授团队合作的一篇研究论文

2018年1月16日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Genetics》杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所、上海师范大学生命与环境科学学院黄学辉教授团队合作的一篇研究论文,研究论文题为“Pan-genome analysis highlights the extent of genomic variation in cultivated and wild rice”(泛基因组分析揭示栽培稻和野生稻中基因组变异)。研究首次绘制了栽培稻-野生稻的泛基因组图谱,系统鉴定了涵盖各类群水稻的编码基因集,其中很多新鉴定出的基因在各类群水稻中呈现出丰富的“存在-缺失”变异,论文第一作者为植生生态所赵强副研究员和冯旗副研究员,通讯作者为黄学辉教授。

水稻是我国重要的粮食农作物。亚洲栽培稻及其祖先种普通野生稻存在多种类群,分布广泛,可以适应多样的生态环境和农艺条件。水稻丰富的遗传多样性在驯化和现代育种中都发挥了重要的作用,并将成为应对粮食需求增长和环境变化进行品种改良的关键资源。在之前的研究中,基因组的遗传变异鉴定大多依赖于序列相似性来将短序列直接匹配到水稻参考基因组上,导致了基因组中高度多态性区域的信息丢失。同时,由于水稻丰富的遗传多样性,参考基因组“粳稻日本晴”不能涵盖栽培稻和普通野生稻中所有的功能基因;比如,之前的水稻遗传学研究中发现的耐水淹基因、磷高效基因等在“日本晴”等水稻品种中完全缺失。

为此,研究团队选取了66个来自不同水稻类群的栽培稻品种和野生稻株系,对它们进行深度测序、从头序列组装和基因注释分析,获得了水稻各类群材料的精细基因组图谱,鉴定出了水稻基因组中各类复杂的遗传变异,发现很多功能基因存在有多种等位基因类型。此外,该研究系统鉴定到栽培稻和普通野生稻中几乎饱和的编码基因集及其在不同品种中的“存在-缺失”变异;其中新鉴定的很多编码基因存在有转录产物和蛋白质功能结构域,暗示可能存在一定的生物学功能。该研究成果将有助于精确发掘复杂农艺性状的关键变异位点,有力推动水稻的功能基因组学研究;此外,该研究将有助于育种家充分利用各类群水稻中丰富的遗传变异,为进一步提升我国水稻的产量潜力、抗逆特点等提供了重要的基础信息。

来自不同水稻类群的栽培稻品种和野生稻株系

水稻各类群材料中编码基因的系统鉴定和存在-缺失变异分析

原文链接:

Pan-genome analysis highlights the extent of genomic variation in cultivated and wild rice

原文摘要:

The rich genetic diversity in Oryza sativa and Oryza rufipogon serves as the main sources in rice breeding. Large-scale resequencing has been undertaken to discover allelic variants in rice, but much of the information for genetic variation is often lost by direct mapping of short sequence reads onto the O. sativa japonica Nipponbare reference genome. Here we constructed a pan-genome dataset of the O. sativa–O. rufipogon species complex through deep sequencing and de novo assembly of 66 divergent accessions. Intergenomic comparisons identified 23 million sequence variants in the rice genome. This catalog of sequence variations includes many known quantitative trait nucleotides and will be helpful in pinpointing new causal variants that underlie complex traits. In particular, we systemically investigated the whole set of coding genes using this pan-genome data, which revealed extensive presence and absence of variation among rice accessions. This pan-genome resource will further promote evolutionary and functional studies in rice.

来源: Nature Genetics 浏览次数:0

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