谷子基因组测序：禾本科演化与生物燃料潜力的新见解
谷子（Setaria italica）是一种耐旱作物，营养丰富且具有重要历史意义，8700 多年前在中国被驯化。作为最具韧性的谷类作物之一，它是生物燃料研究和植物演化研究的模式物种。尽管具有经济和生态重要性，但此前一直缺乏全面的基因组参考序列。在我们发表于 Nature Biotechnology 的最新研究中，我们展示了首个高质量的谷子基因组组装，揭示了与染色体演化、干旱适应和生物燃料潜力相关的关键遗传特征。
主要发现
- 基因组组装与注释：
- 423 Mb 的草图基因组成功锚定到九条染色体上，覆盖约 86% 的估计基因组大小。
- 共鉴定出 38,801 个蛋白质编码基因，其中 81% 在不同组织中表现出表达活性。
- 演化洞见与染色体重排：
- 与水稻和高粱的比较基因组分析揭示了三次主要的染色体改组事件，突出了禾本科演化中的关键分化点。
- 谷子被发现与高粱、玉米分化前共享一个约 7000 万年前的祖先全基因组复制（WGD）事件。
- 功能基因组学与关键性状定位：
- 研究了与 C4 光合作用（一种高效的碳固定途径）相关的基因，为了解其在增强抗旱性和生物量生产力中的作用提供了洞见。
- 烯禾啶抗性定位成功确定了与除草剂耐受性相关的遗传变异，强化了谷子对可持续农业的潜力。
思考
华大农业研究部门一直将谷子视为重要的模式作物，不仅因为它在中国被驯化且至今广泛种植，还因为其卓越的耐旱性和营养优势。虽然其较低的产量历史上限制了商业推广，但其遗传性状在生物燃料应用和抗逆作物开发方面具有巨大潜力。
这项研究是植物基因组研究的重要里程碑，标志着谷子参考基因组的成功构建和性状定位分析。我们的研究团队与国际团队并行工作，两项谷子基因组学研究同时发表。通过将高通量测序技术与应用基因组学相结合，我们旨在加速作物改良、保护与可持续发展。
本研究的全文可在 Nature Biotechnology 在线获取。