陳根：高質量水稻泛基因組，為培育優良水稻奠定基礎_風聞

文/陳根

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，是我國以及全亞洲重要的糧食農作物。水稻從野生稻馴化1萬多年來，品種眾多，分佈廣泛，除了全亞洲，在歐洲、美洲和澳洲也有很少量分佈。水稻可以適應多樣的生態環境和農藝條件，其豐富的遺傳多樣性在馴化和現代育種中都發揮了重要的作用，併成為應對糧食需求增長和環境變化進行品種改良的關鍵資源。

**但****是，****栽培稻遺傳多樣性的降低為未來水稻持續改良帶來挑戰。**而野生稻具備諸如病蟲害抗性、逆境耐受性、多倍性等優良性狀，包含大量未被開發和利用的遺傳多樣性，可作為水稻改良的豐富遺傳資源。

**基於此，**泛基因組的快速發展將大大促進對羣體遺傳資源的探索和利用。就像有了導航地圖，人們可以找到合適的路徑一樣，有了水稻的泛基因組圖譜，人們對於選育哪些品種來進行有效的雜交，也有了更加清晰的認識。不過，迄今為止，水稻泛基因組的研究侷限於栽培品種及少數幾個野生近緣種。

而近日，中國農業科學院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創新團隊和上海交通大學的聯合團隊宣佈，他們****基於111份代表性水稻資源的二代和三代全基因組測序數據，構建了高質量水稻泛基因組，獲得了9個水稻代表性羣體的高質量參考基因組，其中包括5個無缺水稻基因組。

根據中國農科院作物科學研究所研究員王文生介紹，該團隊於2018年在《自然》上發表論文，對來自全球89個國家的3010份水稻進行了重測序和大數據分析，這3010份水稻代表了全球78萬份核心種質約95%遺傳多樣性，構建了首個完整的亞洲栽培稻泛基因組。

此前的研究是基於二代測序數據構建的，相比而言使用三代測序技術構建的數據質量會更高——此次研究構建的泛基因組在原來的基礎上，增加了三代測序數據，因此構建的泛基因組更準確、更連續、更完整，包含879 Mb的非冗餘新序列，涉及19319個新的蛋白質編碼基因（2132個新基因家族）。

與二代測序數據相比，三代測序數據在檢測基因存在-缺失變異（PAV）時假陽性率更低，尤其是對於包含重複序列的基因。此外，檢測到14471個存在—缺失變異與多個農藝性狀有顯著關聯，表明基因存在-缺失變異對水稻表型變異可能具有重要貢獻。

此次研究獲得的高質量水稻基因組、泛基因組和基因存在-缺失變異等資源，將有利於促進水稻功能基因組研究，也為未來的水稻研究和改良中有效利用這些信息奠定基礎。