编者按
近日,Cell在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜研究员领衔完成的题为Pan-Genome of Wild and Cultivated Soybeans的论文,报道了该科研团队关于大豆泛基因组的最新研究进展。“BioArt植物”也第一时间对该成果进行了报道。该研究构建了植物中首个图形结构基因组,为大豆研究提供了极为重要的资源和平台。鉴于该研究的重要意义,我们有幸邀请到中国农业科学院作物科学研究所贾继增研究员对该成果进行了点评和解读,以飨读者!
专家点评
贾继增研究员(中国农业科学院作物科学研究所)
田志喜研究团队在大豆基因组研究中取得突破性进展
大豆起源于中国,古称“菽”。很多脍炙人口的古今诗句中都有“菽”的描述,如“雨足郊原丰稻菽,日斜鸥鹭满蒹葭”;“喜看稻菽千重浪,遍地英雄下夕烟”等,可见大豆在我国农业中的重要地位。栽培大豆约在5000年前左右由野生大豆驯化而来,随后广泛传播于世界各地。大豆为人类提供了主要的植物油料和蛋白资源,同时豆粕还是优质的饲料。随着世界人口增加和饮食结构的改变,全球对大豆的需求逐年增加。而我国,由于大豆种植的经济效益问题,大豆生产面临着十分严峻的挑战。加强大豆研究,提高大豆产量对于保障我国大豆稳定供给具有重要意义。
苗期的大豆
基因组学是生命科学研究和分子设计育种的核心基础。大豆在驯化、改良以及从中国向世界各地的引种过程中产生了诸多遗传瓶颈效应,使得来自不同主产区的大豆品种间具有明显的遗传变异,这就使得单一或少数基因组不能完全代表一个物种所有的遗传变异,构建由数量不等的可以代表不同种质资源遗传变异的泛基因组研究就应运而生。目前不同物种的泛基因组构建都已经先后产生。在这种情况下,中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜研究团队及其合作者的大豆泛基因组的文章“Pan-Genome of Wild and Cultivated Soybeans” 却仍能够在世界著名刊物“Cell”上发表,实属不易!
首先,作者在构建Pan-genome 的方法上取得了重要突破。他们将27个基因组的信息整合到一个虚拟的基因组上,在植物上率先实现了基于图形结构基因组的构建(graph-based genome)。该项研究突破传统线性基因组的存储形式,为后续研究提供了完整的、具有代表性的参照基因组。因此,该项研究不仅具有重要的理论意义,同时既为尚未建立泛基因组的物种提供了建立泛基因组的新方法,又为已经得到大豆的重测序数据的研究者提供了一个全新的分析平台,引领全新的下一代基因组学研究思路和方法。
该文章之所以能够在Cell 上发表,另一重要的原因是其信息量极大!2898份大豆种质资源的深度重测序,26份有代表性材料的高质量从头测序与高质量组装,为读者提供了海量的信息资源。过去,我国为世界大豆提供了丰富的大豆种质资源,为世界大豆生产做出了巨大的贡献。如今,我们又为世界大豆基因组研究与开发利用提供了丰富的基因组信息资源!我们的贡献是全世界有目共睹的!
在构建新的泛基因组的基础上,作者对2898份资源的基因组结构进行了深入分析,挖掘到大量利用传统的参照基因组不能鉴定到的大片段结构变异,进而对部分结构变异与重要的生物学过程和农艺性状调控的关系进行详细解析,发现了多个新的对大豆驯化与品种改良产生重要贡献的农艺性状基因或等位基因。上述结果同时也证明了新的泛基因组的成功构建及其重要价值。
基础的、具有普遍科学意义的选题,独特的泛基因组构建方法,海量的基因组信息以及新的重要发现,是该项研究成功的关键。更为关键的是,希望并相信我国的大豆基因组研究团队、种质资源研究团队、育种研究团队与栽培生理研究团队能够密切协作,将该项重要的研究成果应用到我国的大豆育种与大豆生产中,解决其中的关键科学与技术问题,助力实现大豆“绿色革命”,促进我国大豆生产取得重大突破!
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