2022年1月11日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所煙草功能成分與綜合利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與中國(guó)水稻研究所带膀、深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所等單位聯(lián)合志珍，完成了首個(gè)中國(guó)菰染色體水平基因組組裝，并通過共線性分析和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序鑒定到中國(guó)菰落粒性相關(guān)基因垛叨。相關(guān)研究成果以Chromosome-level genome assembly of Zizania latifolia provides insights into its seed shattering and phytocassane biosynthesis為題發(fā)表在《自然》旗下期刊Communications Biology上伦糯。
研究背景
中國(guó)菰（Zizania latifolia）原產(chǎn)于中國(guó)，屬于禾本科稻族菰屬，主要分布于中國(guó)敛纲、韓國(guó)喂击、日本和印度等國(guó)家。中國(guó)菰的穎果為菰米（圖1）载慈，在我國(guó)古代是重要的“六谷”之一惭等。對(duì)于野生植物而言，易落粒有利于后代繁衍办铡，而對(duì)于栽培作物而言辞做，易落粒導(dǎo)致收獲指數(shù)和產(chǎn)量嚴(yán)重降低。中國(guó)菰具有生物量大寡具、耐深水秤茅、灌漿成熟快、籽粒蛋白質(zhì)含量高和抗稻瘟病等優(yōu)良性狀童叠，但是由于未經(jīng)過人工馴化框喳，其種子成熟過程中極易脫離母體形成落粒。因此厦坛，開展落粒性相關(guān)研究對(duì)于中國(guó)菰的快速馴化以及培育落粒性減弱的品種具有重要意義五垮。但是，由于缺乏高質(zhì)量基因組杜秸，中國(guó)菰的遺傳學(xué)及其落粒性基因研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于水稻等重要禾本科作物放仗。
研究結(jié)果及意義
研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用第三代Nanopore撬碟、二代Illumina和高通量染色體捕獲技術(shù)進(jìn)行全基因組測(cè)序與組裝诞挨，獲得中國(guó)菰基因組全長(zhǎng)547.38Mb，其中含有38 852個(gè)基因以及52.89%的重復(fù)序列呢蛤，重疊群（Contig N50）為4.78 Mb惶傻，基因組骨架（Scaffold N50）為32.79 Mb，其中545.36 Mb基因組序列被定位到17條染色體上其障，掛載率高達(dá)99.63%（圖2）银室。
系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)，中國(guó)菰與假稻（Leersia perrieri）和稻屬（Oryza）植物親緣關(guān)系更近励翼，其分化時(shí)間約為19.7-31.0 Mya蜈敢。研究還發(fā)現(xiàn)，中國(guó)菰和水稻基因組之間存在顯著的共線性抚笔，而通過與水稻落粒性基因共線性分析鑒定出中國(guó)菰落粒性相關(guān)基因，并分析了這些基因在離層形成和降解過程中的表達(dá)特性（圖3）侨拦。該研究為中國(guó)菰落粒性基因編輯提供了候選靶點(diǎn)殊橙，有助于加速中國(guó)菰落粒性的定向馴化改良。
煙草研究所閆寧副研究員膨蛮、博士后楊婷叠纹、碩士生于秀婷和深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所商連光研究員為論文共同第一作者，煙草研究所張忠鋒研究員敞葛、閆寧副研究員和中國(guó)水稻研究所錢前院士為論文共同通訊作者誉察。該研究得到了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接
https://www.nature.com/articles/s42003-021-02993-3
圖片及信息來源：“BioArt植物”公眾號(hào)
