山東科研團(tuán)隊破譯多年生野生大豆高精度基因組圖譜

大豆遺失的“芯片”密碼找回來了

讓大豆更高產(chǎn)更有抗性的“芯片”密碼找回來了！北京時間3月15日0點(diǎn)01分，國際植物學(xué)領(lǐng)域期刊《自然—植物》在線發(fā)表一項來自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張大健教授團(tuán)隊的研究成果。根據(jù)這一研究成果，人類首次獲得多年生野生大豆高精度基因組圖譜，首次構(gòu)建多年生野生大豆泛基因組。

張大健介紹，據(jù)科學(xué)估算，相對于多年生野生大豆，栽培大豆在馴化過程中遺失了約70%基因資源，他們團(tuán)隊經(jīng)過多年科研攻關(guān)，最終找到了這一被視為選育大豆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種的有效基因靶點(diǎn)的關(guān)鍵“70%”。

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種源安全關(guān)系國家安全。而大豆是重要的糧油、飼料兼用作物，多次寫入中央一號文件，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。近年來，我國大豆進(jìn)口量持續(xù)增長，對外依存度超過80%，嚴(yán)重威脅我國糧食安全，其種質(zhì)培育和改良工作迫在眉睫。

野生大豆是栽培大豆改良性狀的重要遺傳資源。相比較一年生野生大豆，多年生野生大豆具有遺傳多樣性豐富，抗病性強(qiáng)、耐旱、耐熱、耐鹽堿等優(yōu)勢。但由于多年生野生大豆基因組龐大、重復(fù)序列多和高度雜合等特性，一直未有科研團(tuán)隊構(gòu)建高質(zhì)量染色體級別的參考基因組。

“挖掘野生大豆中的優(yōu)異基因和優(yōu)異等位變異，是提高大豆產(chǎn)量和改良大豆抗性等重要農(nóng)藝性狀的有效途徑。”中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生導(dǎo)師、教授孫連軍表示。

近年來，張大健教授團(tuán)隊在世界范圍內(nèi)選取了5個有代表性的二倍體多年生野生大豆品種和1個自然形成的異源四倍體多年生野生大豆進(jìn)行全基因組測序。綜合利用二代、三代、Hi-C等測序技術(shù)，組裝得到了染色體級別的高質(zhì)量參考基因組，首次構(gòu)建了多年生野生大豆泛基因組，并鑒定出109827個多年生大豆中的非冗余基因位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其中約70%的基因位點(diǎn)在一年生大豆亞屬中丟失，為大豆育種提供了豐富的遺傳多樣性基礎(chǔ)。

國家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金獲得者、大豆遺傳育種學(xué)家孔凡江表示，這一研究不僅解析了大豆進(jìn)化歷程，并且高效準(zhǔn)確挖掘了大豆基因組的結(jié)構(gòu)變異，為大豆的遺傳基礎(chǔ)解析、馴化性狀調(diào)控基因挖掘及大豆種質(zhì)創(chuàng)新提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

目前，該團(tuán)隊在前期研究基礎(chǔ)上，利用分子標(biāo)記輔助技術(shù)，已選育出適宜黃淮海地區(qū)種植的高產(chǎn)高油大豆品種，并參加山東省大豆區(qū)域試驗，表現(xiàn)良好。（劉一穎 王桂利 王靜）