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陈玲玲教授团队在PNAS上发表籼稻高质量参考基因组研究成果

发布日期:2016-08-29 发表者:辛西 浏览次数:4661次

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  近日,我校作物遗传改良国家重点实验室水稻研究团队与美国亚利桑那大学亚利桑那基因组学研究所(AGI)合作在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了题为《Extensive sequence divergence between the referencegenomes of two elite indica ricevarieties Zhenshan 97 and Minghui 63》的研究论文,发布了两个籼稻品种的参考基因组序列。我校张启发教授和亚利桑那大学Rod A. Wing教授为通讯作者,张建伟研究员、我院陈玲玲教授及其博士研究生邢锋为该论文的共同第一作者。

  水稻是主要的粮食作物,栽培稻分为籼稻和粳稻。2005年多国合作的国际水稻测序项目发表了粳稻品种日本晴的参考基因组序列,以此为基础近年来国际上开展了数以千记品种的重测序。籼稻占世界水稻总产量的70%以上。尽管籼稻较粳稻具有更广泛的遗传多样性,迄今没有高质量的参考基因组序列,严重制约了相关领域的研究进展。

  本研究选用了两个籼稻品种:珍汕97和明恢63,代表籼稻品种的两个主要亚群:即我国南方的籼稻品种亚群,和以国际水稻研究所为核心的东南亚品种亚群。该研究基于传统的BAC连BAC策略构建物理图谱,采用最新的PacBio单分子实时测序的第三代测序技术(读段长、通量高),以二代序列作补充组装,得到的珍汕97基因组序列346.9 Mb,分布在237重叠群,基因组覆盖率90.6%;明恢63基因组359.9 Mb,由181重叠群构成,覆盖率93.2%。两个基因组序列的准确率均在99.99%以上,是迄今为止公布的最高质量的作物基因组序列。

  比较分析这两个籼稻参考基因组,发现它们间存在大量的序列结构差异,尤其是倒位、易位、有/无等形式的变异和片段复制。绘制了籼粳稻之间以及籼稻不同亚群间基因组的共线性区域和特有区域,并详细分析了这些变异对基因的影响。这些分析表明水稻研究中拥有多个参考基因组是十分必要的。这两个籼稻基因组的发布,为全球水稻尤其是籼稻的研究提供了两份高质量参考基因组,填补了该领域的空白。

  珍汕97和明恢63分别来自籼稻两个不同的品种亚群,是我国杂交稻育种的核心亲本,它们的杂交后代“汕优63”是我国迄今种植面积最大的杂交稻组合。这两个参考基因组为进一步在分子水平阐明杂种优势的生物学机理,提高杂种优势利用水平奠定了坚实基础,为水稻产量、品质、抗病等性状的功能基因组的研究和育种应用提供了新的机遇。


论文链接:http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1611012113