科技日報記者 馬愛平 通訊員 鞠曉暉
近日，中國農業科學院菸草研究所菸草功能成分與綜合利用創新團隊與中國水稻研究所、深圳農業基因組研究所等單位聯合，完成首箇中國菰染色體水平基因組組裝，並透過共線性分析和轉錄組測序鑑定到中國菰落粒性相關基因。該研究為中國菰落粒性基因編輯提供了候選靶點，有助於加速中國菰落粒性的定向馴化改良。相關研究成果發表在《通訊生物學(Communications Biology)》上。
中國菰基因組資訊
中國菰 （Zizania latifolia） 原產於中國，屬於禾本科稻族菰屬，主要分佈於中國、韓國、日本和印度等國家。中國菰的穎果為菰米，在我國古代是重要的“六穀”之一。中國菰具有生物量大、耐深水、灌漿成熟快、籽粒蛋白質含量高和抗稻瘟病等優良性狀，但是由於未經過人工馴化，其種子成熟過程中極易脫離母體形成落粒，導致收穫指數和產量嚴重降低。因此，開展落粒性相關研究對於中國菰的快速馴化以及培育落粒性減弱的品種具有重要意義。但是，由於缺乏高質量基因組，中國菰的遺傳學及其落粒性基因研究遠遠落後於水稻等重要禾本科作物。
研究團隊運用第三代Nanopore、二代Illumina和高通量染色體捕獲技術進行全基因組測序與組裝，獲得中國菰基因組全長547.38Mb，其中含有38852個基因以及52.89%的重複序列，重疊群（Contig N50）為4.78 Mb，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，掛載率高達99.63%。系統發育分析發現，中國菰與假稻（Leersia perrieri）和稻屬（Oryza）植物親緣關係更近，其分化時間約為19.7-31.0 百萬年。研究還發現，中國菰和水稻基因組之間存在顯著的共線性，而透過與水稻落粒性基因共線性分析鑑定出中國菰落粒性相關基因，並分析了這些基因在離層形成和降解過程中的表達特性。
該研究得到了國家自然科學基金等專案的資助。（中國農業科學院菸草研究所供圖）
論文連結：https://www.nature.com/articles/s42003-021-02993-3
編輯：劉義陽
稽核：朱麗
