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我國主導水稻基因國際研究離“設計水稻”更近一步

時間:2018-05-09 10:17 來源:農民日報 作者:李麗穎 點擊:

  記者日前從中國農業科學院獲悉,由中國科學家主導的“3010份水稻基因組計劃”結出碩果,剖析了水稻核心種質資源的基因組遺傳多樣性,這一研究的重大成果將提升全球水稻基因組研究和分子育種水平,加快優質、廣適、綠色、高產水稻新品種培育。

  水稻種群的基因有著豐富的多樣性和復雜的作用機制,是水稻育種改良的遺傳基礎。長期以來,全球科學家一直致力于闡明水稻基因組所有基因的功能及其等位基因多樣性與重要農藝性狀的關聯,并將研究成果運用到水稻遺傳改良中。以基因技術為核心的分子設計育種,讓水稻育種周期更短、更有針對性,代表了水稻育種的發展方向。

  據項目負責人、中國農科院作物科學研究所研究員黎志康介紹,這3010份水稻材料,是團隊經過非常很嚴格和精確的分層取樣,取自于中國及南亞、東南亞等89個國家,集中在水稻多樣性的中心區域,代表了78萬份水稻種質資源約95%的遺傳多樣性。研究人員用新一代基因組測序技術和高性能計算機平臺,對這些水稻種質資源進行了大規模基因組重測序和大數據分析,解析了水稻種群基因組多樣性本質。

  該研究成果構建了亞洲栽培稻的泛基因組,發現了1.2萬個全長新基因和數千個不完整的新基因。中國農業科學院作物科學研究所研究員劉春明向記者解釋:“所有的育種工作都依賴于基因組變異,沒有基因組變異就沒有物種的創新,沒有新品種的培育,這給基因育種提供了非常精確的導向臺,這是非常重要的。”進入全基因組時代,這些變異信息會為將來的精細育種提供非常重要的基礎支撐。

  這項研究的所有數據和測序材料已經通過多個途徑公開分享,3010份水稻種質已發放給中國科學院、武漢大學、華中農業大學等40家科研單位、高校和育種單位,用于大規模發掘影響水稻高產、抗病蟲、抗逆、優質新基因和育種應用。

  黎志康表示,此次研究成果的完成僅僅是一個開端,隨著分析的深入和更多數據的產生,包含水稻全部優良基因多樣性的數據庫必將更加龐大與精細,人們可以從中找到與任何性狀相關的關鍵基因并應用到育種實踐中。這將為開展水稻全基因組分子設計育種提供足夠的基因來源和育種親本精確選擇的遺傳信息,為培育高產、優質、多抗水稻新品種奠定基礎。

  國際水稻研究所首席科學家、國際水稻基因庫主任R·S·漢密爾頓博士評價說,“原來從性狀發現到品種育成需要40年的時間,現在基于這些數據和結果短短幾年就可以實現。同時可以使我們的育種進程更加有效和精確,使育成品種更能適應日益復雜的生長環境,減少對環境的影響,以較少的資源投入獲得較高的產出,以滿足消費者不斷變化的需求。”華大基因董事長特別顧問王韌告訴記者,“這項研究成果讓我們離國際水稻研究所教授庫什提出的‘設計水稻’的夢想越來越近。”

  中國農業科學院院長唐華俊表示,下一步,要把水稻基因組研究與分子育種結合起來,盡快育成高品質、高質量的新品種,滿足不同人群的需要。

  “3010份亞洲栽培稻基因組研究”由中國農科院作物科學研究所牽頭,聯合國際水稻研究所等國內外16家單位共同完成,是國內外水稻研究人員大規模協作的重大成果,擴大了我國水稻功能基因組研究的國際領先優勢。4月25日,國際權威學術期刊《自然》雜志長文刊登了這項研究成果。

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