为“超级水稻”拼了！上海诞生的这张图谱堪称“里程碑”

时热时冷、时干时涝，气候变化改变了水稻曾经习惯的“风调雨顺”，也使各种病虫害更加不期而至。如何将野生稻种历经万年锤炼的“生存智慧”注入现代水稻品种，让现在的水稻品种更具环境适应韧性？

为系统挖掘普通野生稻的遗传多样性，并全面解析亚洲栽培稻各类群的进化及驯化路线，中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心主任韩斌团队近期在世界上率先完成了145份亚洲栽培稻及其普通野生稻的高精度基因组组装，绘制出迄今为止分辨率最高的“野生稻-栽培稻泛基因组图谱”。

这项研究为水稻基因组辅助育种提供了前所未有的遗传资源，为培育抗病耐逆、适应气候变化的优质水稻品种奠定了坚实的科学基础。4月16日深夜，该成果在线发表于国际权威学术期刊《自然》。

可覆盖水稻全面遗传景观

韩斌介绍，亚洲栽培稻作为全球数十亿人的主粮，其驯化历史可追溯至一万年前的普通野生稻。面对全球人口增长和气候变化加剧的双重压力，培育出兼具高产潜力与抗病抗逆特性的“超级水稻”已成为破解粮食安全困局的重大课题。

然而，传统依赖单一参考基因组的研究模式，如同“以管窥天”，仅能捕捉水稻遗传多样性的冰山一角。因此，急需构建一个高质量、大规模的野生稻泛基因组，深度解析其广泛的多样性，全面挖掘其耐逆、抗病等优良性状的遗传变异宝库。

韩斌研究团队整合了具有代表性的129份普通野生稻和16份亚洲栽培稻资源，构建了一个可以覆盖野生稻和栽培稻全面遗传景观的泛基因组图谱。团队于2012年全面解析了水稻驯化路线，并于2018年构建起首个栽培稻-野生稻泛基因组草图。此次成果是他们在该领域取得的又一项重大突破。

稻种改良的基因“战略资源库”

这次的栽培稻-野生稻泛基因组达到参考基因组级别，为原有公认的单个参考基因组新增了38.7亿个碱基对，包含逾6.95万个基因，其中近20%为野生稻特有——它们被证实与抗病防御、环境适应性等性状密切相关。

研究发现，野生稻中的抗病基因丰度和多样性均明显高于栽培稻，已精准定位到1184个野生稻中拷贝数高于栽培稻的抗病基因位点，其中包含2个已验证的抗稻瘟病基因。

这些发现进一步证实了野生稻堪称作物改良的“战略资源库”，可以为培育抗病耐逆的水稻品种提供直接的基因来源。

研究团队还证明了所有亚洲栽培稻的驯化位点均来源于粳稻祖先Or-Ⅲa，进一步证实了亚洲栽培稻单起源假说，为持续数十年的学术争议提供了关键证据。

此外，研究还发现在南亚各栽培稻类群之间存在广泛的基因交流，并由此定义了一个新的栽培稻亚群intro-indica，成功绘制了一副全面的水稻进化和驯化路线图。

作物基因组学的显著里程碑

《自然》同期发布的研究简报强调，该研究在未来保障粮食安全方面意义重大。在粮食安全日益严峻的当下，这项研究为实现水稻快速从头驯化、精准培育抗逆性强、资源利用率高、产量突破的新品种提供了关键的基因资源。

由于驯化瓶颈的存在，野生稻品种中存在的遗传变异只有一部分转移到了栽培稻品种中。因此，野生稻是进一步改良栽培稻的重要遗传变异资源库。

一位审稿人评论该论文“所呈现的前所未有的野生稻基因组组装，将成为学术界鉴定有益遗传变异的宝贵资源。”并认为该论文标志着作物基因组学的一个显著里程碑。