野生稻-栽培稻泛基因組圖譜。（中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心供圖）

4月16日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了相關(guān)研究論文。這是韓斌院士團隊繼2012年全面解析水稻馴化路線、2018年構(gòu)建首個栽培稻-野生稻泛基因組草圖之后，在水稻基因組研究和進(jìn)化領(lǐng)域取得的又一項重大突破，對未來保障糧食安全具有重要意義。

韓斌介紹，亞洲栽培稻是全球數(shù)十億人的主糧，其馴化歷史可追溯至一萬年前的普通野生稻。如何將野生稻歷經(jīng)萬年錘煉的“生存智慧”注入現(xiàn)代品種，培育出兼具高產(chǎn)潛力與抗病抗逆特性的“超級水稻”，是破解糧食安全困局的重大課題。急需構(gòu)建一個高質(zhì)量、大規(guī)模的野生稻泛基因組，深度解析其廣泛的多樣性，全面挖掘其耐逆、抗病等優(yōu)良性狀的遺傳變異寶庫。

研究團隊整合了具有代表性的129份普通野生稻和16份亞洲栽培稻資源，進(jìn)行高質(zhì)量的基因組測序和從頭組裝，構(gòu)建了一個可以覆蓋野生稻和栽培稻全面遺傳景觀的泛基因組圖譜。

與原有公認(rèn)的單個參考基因組相比，“栽培稻-野生稻泛基因組”新增了38.7億個堿基對，共包含69531個基因，其中近20%為野生稻特有，這些基因被證實與抗病防御、環(huán)境適應(yīng)性等性狀密切相關(guān)。

深入研究發(fā)現(xiàn)，野生稻中的抗病基因豐度和多樣性均明顯高于栽培稻，進(jìn)一步證實了野生稻堪稱作物改良的“戰(zhàn)略資源庫”，可為培育抗病耐逆的水稻品種提供直接的基因來源；研究證明所有亞洲栽培稻的馴化位點均來源于粳稻祖先Or-Ⅲa，進(jìn)一步證實亞洲栽培稻單起源假說，為持續(xù)數(shù)十年的學(xué)術(shù)爭議提供了關(guān)鍵證據(jù)。

研究還發(fā)現(xiàn)在南亞各栽培稻類群之間存在廣泛的基因交流，并由此定義了一個新的栽培稻亞群，成功繪制了一幅更全面的水稻進(jìn)化和馴化路線圖。