全基(ji)因組(zu)測序(xu)及分(fen)析

   “重測序(xu)”尋找高(gao)粱遺傳變異 助(zhu)力(li)糧食(shi)作物育種改良

    來自澳大(da)利亞(ya)昆(kun)士(shi)蘭(lan)大(da)學、深(shen)圳華(hua)大(da)基(ji)因研(yan)究(jiu)院(yuan)等單位(wei)的(de)科(ke)研人員(yuan)對壹(yi)重要(yao)糧食(shi)飼料(liao)作物——高粱(liang)進(jin)行了(le)全基(ji)因組(zu)測序(xu)及分(fen)析。該研(yan)究比(bi)較(jiao)了(le)44個高(gao)粱(liang)品(pin)種的(de)基(ji)因組(zu)序列(lie)，發現(xian)高(gao)粱(liang)基(ji)因組(zu)中存在大(da)量(liang)的(de)遺傳變異，為今後(hou)高(gao)粱(liang)及其它(ta)糧食(shi)作物的(de)育種改良提供了(le)寶貴的(de)遺傳資源，同時也(ye)為解決(jue)日益嚴峻(jun)的(de)糧食(shi)問題奠(dian)定了(le)重要(yao)的(de)科(ke)研基(ji)礎(chu)。研究結果(guo)於《自然？通訊》（Nature Communications）雜(za)誌(zhi)上(shang)發表。ELISA試劑(ji)盒

    氣(qi)候(hou)變化(hua)，環境(jing)惡(e)化(hua)，人口(kou)增(zeng)長等都滋生了(le)壹系(xi)列(lie)嚴重(zhong)的(de)生(sheng)態(tai)和社會(hui)問(wen)題，如何(he)在保(bao)護環(huan)境的(de)前(qian)提(ti)下，提(ti)高(gao)糧食(shi)產(chan)量(liang)和發展新(xin)型清潔(jie)型能源是(shi)擺在科(ke)學家們(men)面(mian)前(qian)的(de)壹(yi)道(dao)難題。原產(chan)自非(fei)洲地區(qu)的(de)高(gao)粱(liang)，具(ju)有耐熱、耐旱和高產(chan)的(de)特(te)征(zheng)。據統(tong)計(ji)，*每年約(yue)有5億(yi)人口(kou)以高粱(liang)為主食(shi)。除了(le)作為糧食(shi)作物之(zhi)外(wai)，高(gao)粱(liang)也是(shi)壹種主(zhu)要飼料(liao)來源及高(gao)價(jia)值(zhi)潛(qian)在生(sheng)物能源作物，因此(ci)對(dui)高粱基(ji)因組(zu)進行研究(jiu)，不(bu)僅(jin)可(ke)以為了(le)解草(cao)本(ben)及C4植(zhi)物光合(he)作用的(de)進(jin)化(hua)機(ji)制提(ti)供線(xian)索，還(hai)可(ke)為進壹(yi)步(bu)提(ti)高(gao)高(gao)粱(liang)產(chan)量(liang)和作物改良作出(chu)積極貢(gong)獻(xian)。

    在本(ben)研(yan)究中，來(lai)自中(zhong)澳兩國的(de)科(ke)學家通(tong)過(guo)對(dui)44株不(bu)同來源的(de)高(gao)粱(liang)樣(yang)本，包(bao)括地方(fang)品(pin)種（Landraces），改良品(pin)種（Improved inbreds）和野(ye)生(sheng)&雜(za)草(cao)材(cai)料(liao)（Wild和weedy），進行了(le)全基(ji)因組(zu)重測序(xu)及分(fen)析，並對擬高(gao)粱(liang)（Sorghum Propinquum）進(jin)行了(le)全基(ji)因組(zu)測序(xu)。研究(jiu)發現(xian)，高(gao)粱(liang)（S. bicolor）與(yu)擬(ni)高粱都存在豐(feng)富的(de)遺傳多(duo)樣(yang)性。通(tong)過(guo)比(bi)較(jiao)分(fen)析，科(ke)研人員(yuan)還(hai)發(fa)現(xian)不(bu)同的(de)高(gao)粱(liang)品(pin)種在基(ji)因組(zu)中存在著(zhe)強烈(lie)的(de)種群(qun)結構(gou)差(cha)異和復雜(za)的(de)馴(xun)化(hua)歷(li)程(cheng)，包(bao)括至少(shao)發生過(guo)兩次(ci)獨(du)立(li)的(de)馴(xun)化(hua)事件，並證(zheng)實了(le)來自非(fei)洲西部的(de)Guinea-margaritiferums基(ji)因組(zu)與其它(ta)栽培(pei)高(gao)粱(liang)品(pin)種之(zhi)間(jian)確實存在顯著(zhu)差(cha)異。

    研究(jiu)人員(yuan)對8M高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)單核(he)苷酸(suan)多(duo)態(tai)性（SNP）進(jin)行了(le)鑒定(ding)分(fen)析，發現(xian)約(yue)83%的(de)SNP分(fen)布(bu)在基(ji)因間(jian)區(qu)，而編(bian)碼(ma)區(qu)則相(xiang)對(dui)較(jiao)為保(bao)守，含有較(jiao)少(shao)的(de)SNP位(wei)點。野(ye)生(sheng)&雜(za)草(cao)材(cai)料(liao)的(de)SNP數(shu)量(liang)顯著(zhu)高(gao)於地方(fang)品(pin)種和改良品(pin)種，這(zhe)說明(ming)遺傳多(duo)樣(yang)性在高(gao)粱(liang)馴化(hua)和改良的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)存(cun)在下降(jiang)的(de)趨(qu)勢，進壹(yi)步(bu)研(yan)究(jiu)還(hai)鑒(jian)定了(le)基(ji)因組(zu)中與馴化(hua)和改良相(xiang)關的(de)基(ji)因。同時，研(yan)究人員(yuan)還(hai)在高(gao)粱(liang)基(ji)因組(zu)中鑒定了(le).9M的(de)插(cha)入(ru)和缺失(shi)變異（Indel）。GO-SLIM基(ji)因功(gong)能註(zhu)釋(shi)發現(xian)，這(zhe)些(xie)突(tu)變位(wei)點主要(yao)與細(xi)胞(bao)組(zu)分(fen)（Cellular component）基(ji)因相(xiang)關，例(li)如與(yu)馴化(hua)相(xiang)關的(de)基(ji)因Rc（果(guo)皮(pi)顏(yan)色相(xiang)關基(ji)因）和su（澱(dian)粉(fen)合(he)成(cheng)相(xiang)關基(ji)因）。此(ci)外(wai)，在高(gao)粱(liang)基(ji)因組(zu)中還(hai)發(fa)現(xian)了(le)大(da)量(liang)的(de)拷(kao)貝數(shu)變異（CNV），基(ji)因缺失(shi)和獲得事件（Gene loss and gain events）。這些(xie)遺傳變異的(de)發(fa)現(xian)為高粱(liang)的(de)改良和馴化(hua)提供了(le)重要(yao)的(de)科(ke)研依(yi)據。

    華(hua)大(da)基(ji)因該項(xiang)目負責人太(tai)帥帥(shuai)指(zhi)出(chu)：“作物的(de)馴(xun)化(hua)和改良壹直是(shi)育種學(xue)家和遺傳學家的(de)主(zhu)攻課題，本研(yan)究(jiu)對44株高粱(liang)品(pin)種進(jin)行測序(xu)分(fen)析，發現(xian)了(le)壹系(xi)列(lie)的(de)變異位(wei)點，為高粱(liang)的(de)遺傳多(duo)樣(yang)性研(yan)究以及育種改良提供了(le)寶貴的(de)遺傳資源。同時，這(zhe)也是(shi)華(hua)大(da)基(ji)因繼(ji)水(shui)稻基(ji)因組(zu)、大(da)豆基(ji)因組(zu)和玉(yu)米基(ji)因組(zu)之(zhi)後(hou)的(de)又(you)壹個重(zhong)大(da)科(ke)研突(tu)破。”ELISA試劑(ji)盒