上海生科所Nature基因組研究新成果

　　近日來自中科院上海生命科學研究院、日本國立遺傳學研究所和中國農業科學院的研究人員通過繪制水稻基因組變異圖譜揭示栽培稻(cultivated rice)的起源，相關論文“A map of rice genome variation reveals the origin of cultivated rice”發表在10月3日的《自然》(Nature)雜志上。

　　領導這一研究的是中科院上海生命科學研究院水稻基因組研究項目專家組組長和國家基因研究中心主任韓斌。

　　栽培稻是在全球廣泛種植，作為人類營養源最重要的谷物之一，被認為是數千年前由普通野生稻(Oryza rufipogon)馴化而成。普通栽培稻(O. sativa)和普通野生稻之間在廣泛的形態學和生理性狀上顯示出差異。盡管水稻是一種重要的谷類和植物生物學模型系統，對于栽培稻的進化起源和馴化過程長期以來受到爭論。關于水稻馴化的謎題包括栽培稻的地理起源、作為直接野生祖先的普通野生稻種類，以及栽培稻的兩個亞種秈稻(indica)和粳稻(japonica)是來自一個或是多個馴化。

　　多年來科學家們展開了廣泛的遺傳和考古研究調查水稻的種系發生關系，研究了水稻馴化的人口統計歷史。分子系統進化分析表明秈稻和粳稻獨立起源。然而水稻中確定特征的馴化基因被發現固定在具有相同等位基因的兩個亞種中，表明支持單一的馴化起源。近期，一項來自630個基因片段的單核苷酸多態 (SNPs)人口統計分析表明了水稻的單一馴化起源。另一方面，栽培稻和野生稻的全基因組數據群體遺傳學分析往往表明秈稻和粳稻的基因組似乎普遍是獨立起源的，但許多具有馴化等位基因的基因組片段卻或許只起源一次。盡管取得了這些研究進展，仍需要更廣泛的抽樣以及種群范圍全基因組測序進一步闡明水稻馴化的進化歷史。對馴化位點附近單體型結構的深入研究將對評估基因滲入的方向起至關重要的作用。

　　在這篇文章中，研究人員獲得了來自446個地理上不同的普通野生稻和1,083個栽培秈稻和粳稻品種的基因組序列，構建出了一個全面的水稻基因組變異圖譜。在搜索選擇標記的過程中，研究人員確定了55個在馴化過程中發生的選擇性清除(selective sweep)。對于馴化清除和全基因組模式的深入分析揭示粳稻是大約在華南的珠江中部地區首先從普通野生稻的一個特殊物種馴化而成，秈稻是隨后由粳稻與當地野生稻雜交形成，作為最初的栽培種傳播到東南亞和南亞。這些馴化相關的性狀通過高分辨率遺傳圖譜獲得了分析。

　　新研究為水稻育種提供了一個重要的資源，并為作物馴化研究提供了有效的基因組學方法。