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趙久然團隊研究發布我國玉米重要核心種質黃早四基因組序列

發布時間:2019/5/8 20:55:24   閱讀次數:


    近日,國際主流學術期刊Molecular Plant在線發表了北京市農林科學院玉米研究中心趙久然研究員團隊完成的題為“The HuangZaoSi maize genome provides insights into genomic variation and improvement history of maize”的研究論文。該研究公布了我國玉米重要核心種質黃早四的全基因組序列,并揭示了玉米基因組變異和黃改系(以黃早四為基礎選育衍生的眾多自交系)形成的遺傳改良歷史。這是全球首次對來自于中國的玉米骨干自交系完成的denovo測序和基因組解析。

    玉米是全球總產最大的糧食作物,具有豐富的表型和基因組多樣性。中國作為世界上最大的玉米生產國之一,種質改良和自交系選育除了利用外引種質,也重視利用中國地方種質。玉米骨干自交系黃早四,就是來源于中國地方品種,于上世紀七十年代由北京市農林科學院和中國農業科學院作科所共同完成選育,具有適應性強、配合力高、株型緊湊、灌漿速度快等多方面優良性狀。利用黃早四直接組配的玉米雜交種有近百個,如大面積推廣的優良品種黃417、掖單2號等,利用黃改系組配的雜交種達數百個,包括目前的主導大品種鄭單958、京科968等,已累計推廣面積數十億畝。黃早四極高的育種價值使其成為基因組學和遺傳學研究的重要材料。

     該研究利用高通量測序技術,組裝出2.2Gb玉米自交系黃早四基因組,預測出40893個蛋白編碼基因,并與已公布的4個美國玉米骨干自交系(B73、Mo17、PH207和W22),以及玉米野生近緣種墨西哥大芻草的基因組進行比較基因組分析和蛋白基因家族聚類。發現其中37756個被聚類到20767個基因家族,24264個基因被聚類到6個基因組共有的11324個核心基因家族中;638個基因被聚類到264個黃早四特有基因家族中,且串聯重復事件是形成黃早四特有基因家族的重要原因。通過對黃早四上游地方品種的基因組測序分析,從基因組層面推測黃早四來源于塘四平頭和黃四平頭。對黃早四上下游自交系的群體遺傳研究表明,超過60%的選擇消除信號聚集在IBD(Identity-by-desent)保守區域,并且與產量相關的基因/QTL在黃早四特征性選擇區域(characteristic selected regions)中富集。同時研究發現,黃早四特有家族基因在基因組中并非均勻分布,而是富集分布在產量性狀相關基因組區域中。該研究首次提供了來源于中國的重要玉米骨干自交系黃早四的高質量基因組序列,揭示出黃早四及其衍生系的遺傳改良歷史,為玉米種內基因組遺傳變異和遺傳改良研究也提供了寶貴的數據資源。

     北京市農林科學院玉米研究中心、玉米DNA指紋及分子育種北京市重點實驗室李春輝、宋偉等為該文章的共同第一作者,趙久然研究員、王元東研究員等為該文章的共同通訊作者。該研究得到了北京市科技計劃課題(D161100005716002)、北京學者計劃項目(BSP041)、北京市農林科學院科技創新團隊建設項目(JNKYT201603)的經費支持。

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