韓斌NatGenetics發文探討重要研究進展

　　來自中科院上海生命科學研究院植物生理生態研究所韓斌研究員，以及黃學輝博士在最新一期(7月)Nature Genetics雜志上發表題為“A crop of maize variants”點評文章，探討了近期關于不同玉米品種的大規模重測序，以及比較基因組分析的三項重要研究進展。

　　玉米是世界主要農作物之一，在很多國家被廣為種植。玉米原產于中美洲，是一種喜溫作物，生長期較長，需水量比高梁、谷子、大豆等旱糧作物要高，又分布很廣，美國是世界上最大的玉米生產國，每年約出產2億噸玉米，占世界總產量的40%以上。中國玉米產量居第二、巴西第三位。

　　作為一種重要的農作物，很早之前，科學家就希望能繪制出這種植物的基因組圖譜，2009年終于成功測序得出了玉米基因組的草圖。但草圖的完成并不代表我們對于這種古老的農作物有了全面的認識，還需要更深入的探索。在這篇文章中，研究人員就對玉米基因組進行了迄今為止最全面的遺傳學分析。

　　在第一項研究(Comparative population genomics of maize domestication and improvement)中，研究人員對75個玉米株系(包括野生玉米、美洲各地的傳統品種和現代改良玉米品系)進行全基因組重測序，并對玉米馴化進行了全面的評估分析。

　　研究發現玉米在經過人工馴化之后又產生了新的遺傳多樣性，并推測這很有可能是由于野生近緣物種的基因滲入所導致的。研究人員發現了數百個具有強烈選擇信號的基因，并推測這些基因可能在玉米的馴化過程中發揮著重要的作用。此外，研究數據還表明在玉米的馴化過程中，千百年前古代農民應用的人工馴化方法似乎比現代育種學家所使用的方法發揮了更大的作用。

　　第二項研究(Maize HapMap2 identifies extant variation from a genome in flux)則采用了一種復雜的群體遺傳學模型來分析玉米基因組的復雜性，共鑒定了5500多萬個遺傳分子標記，同時發現染色體結構變異(SV)在玉米野生種和栽培種的基因組中是普遍存在的，并且推測這些結構變異與很多重要的農藝性狀具有密切的關聯。

　　研究人員發現雖然玉米在馴化過程中丟失了大量的多樣性，但是在馴化后又形成新突變，增加了新的多樣性。而且目前已發現數以百計的基因可能在從野生玉米馴化過程中發揮作用，并且這些基因對于現代育種似乎也很重要。最初馴化過程中的選擇似乎比近代玉米育種中發生的選擇強得多;現代雜種優勢選育方法伴隨出現了玉米基因表達的顯著變化。

　　最后這篇文章(Genome-wide genetic changes during modern breeding of maize)則闡述了現代玉米育種過程中的發生的基因組遺傳變化規律。

　　研究人員利用第二代測序技術對來自不同地域以及不同育種年代的278份玉米自交系基因組進行了系統地比較分析，闡述了現代玉米育種過程中的發生的基因組遺傳變化規律。

　　研究發現玉米育種過程中涉及了上千個受選擇的靶位點，其中包括編碼蛋白的基因以及非編碼調控區。同時發現在玉米育種過程中遺傳多樣性有所丟失，但群體中低頻等位基因的不斷累積，比例在不斷增加。

　　研究人員通過分析四個具有系譜關系的中國自交系發現，育種過程中玉米基因組的同源區間能夠產生廣泛的遺傳變異，而且這種變異非常迅速。研究還對這些變異類型(包括單堿基突變，插入缺失及基因拷貝數變異)的速率進行了準確的估算。