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我国主导水稻基因国际研究离“设计水稻”更近一步

发布时间:2018-05-09 02:30:04  作者:本站编辑  来源:中国农业信息网  浏览次数:
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  记者日前从中国农业科学院获悉,由中国科学家主导的“3010份水稻基因组计划”结出硕果,剖析了水稻核心种质资源的基因组遗传多样性,这一研究的重大成果将提升全球水稻基因组研究和分子育种水平,加快优质、广适、绿色、高产水稻新品种培育。

  水稻种群的基因有着丰富的多样性和复杂的作用机制,是水稻育种改良的遗传基础。长期以来,全球科学家一直致力于阐明水稻基因组所有基因的功能及其等位基因多样性与重要农艺性状的关联,并将研究成果运用到水稻遗传改良中。以基因技术为核心的分子设计育种,让水稻育种周期更短、更有针对性,代表了水稻育种的发展方向。

  据项目负责人、中国农科院作物科学研究所研究员黎志康介绍,这3010份水稻材料,是团队经过非常很严格和精确的分层取样,取自于中国及南亚、东南亚等89个国家,集中在水稻多样性的中心区域,代表了78万份水稻种质资源约95%的遗传多样性。研究人员用新一代基因组测序技术和高性能计算机平台,对这些水稻种质资源进行了大规模基因组重测序和大数据分析,解析了水稻种群基因组多样性本质。

  该研究成果构建了亚洲栽培稻的泛基因组,发现了1.2万个全长新基因和数千个不完整的新基因。中国农业科学院作物科学研究所研究员刘春明向记者解释:“所有的育种工作都依赖于基因组变异,没有基因组变异就没有物种的创新,没有新品种的培育,这给基因育种提供了非常精确的导向台,这是非常重要的。”进入全基因组时代,这些变异信息会为将来的精细育种提供非常重要的基础支撑。

  这项研究的所有数据和测序材料已经通过多个途径公开分享,3010份水稻种质已发放给中国科学院、武汉大学、华中农业大学等40家科研单位、高校和育种单位,用于大规模发掘影响水稻高产、抗病虫、抗逆、优质新基因和育种应用。

  黎志康表示,此次研究成果的完成仅仅是一个开端,随着分析的深入和更多数据的产生,包含水稻全部优良基因多样性的数据库必将更加庞大与精细,人们可以从中找到与任何性状相关的关键基因并应用到育种实践中。这将为开展水稻全基因组分子设计育种提供足够的基因来源和育种亲本精确选择的遗传信息,为培育高产、优质、多抗水稻新品种奠定基础。

  国际水稻研究所首席科学家、国际水稻基因库主任R·S·汉密尔顿博士评价说,“原来从性状发现到品种育成需要40年的时间,现在基于这些数据和结果短短几年就可以实现。同时可以使我们的育种进程更加有效和精确,使育成品种更能适应日益复杂的生长环境,减少对环境的影响,以较少的资源投入获得较高的产出,以满足消费者不断变化的需求。”华大基因董事长特别顾问王韧告诉记者,“这项研究成果让我们离国际水稻研究所教授库什提出的‘设计水稻’的梦想越来越近。”

  中国农业科学院院长唐华俊表示,下一步,要把水稻基因组研究与分子育种结合起来,尽快育成高品质、高质量的新品种,满足不同人群的需要。

  “3010份亚洲栽培稻基因组研究”由中国农科院作物科学研究所牵头,联合国际水稻研究所等国内外16家单位共同完成,是国内外水稻研究人员大规模协作的重大成果,扩大了我国水稻功能基因组研究的国际领先优势。4月25日,国际权威学术期刊《自然》杂志长文刊登了这项研究成果。

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