我國科學家成功破譯裸燕麥基因密碼

燕麥作為六倍體作物具有基因組大、重復序列含量高等特點，其基因組測序組裝一直是世界性難題。日前，我國科學家在裸燕麥基因組研究方面取得重大進展，破譯了起源于我國并廣泛種植的六倍體裸燕麥基因密碼，打開了裸燕麥基因組大門。7月18日晚，國際知名學術期刊《自然·遺傳學》在線發(fā)表了研究論文《基于參考基因組揭示六倍體燕麥的起源和進化》。

燕麥依種子帶殼與否，分為皮燕麥和裸燕麥兩大類型，相比于皮燕麥，裸燕麥加工更加簡單，我國主要種植的是裸燕麥，主產(chǎn)區(qū)集中在內(nèi)蒙古、河北、山西等地。據(jù)國家燕麥蕎麥產(chǎn)業(yè)技術體系首席科學家、吉林省白城市農(nóng)業(yè)科學院研究員任長忠介紹，現(xiàn)有的栽培燕麥已經(jīng)在漫長進化過程中自然雜交和加倍，從二倍體形成四倍體，最終多倍化為含有A、C和D三個基因組的六倍體。因此，裸燕麥基因組由約110億個堿基對組成，分布在細胞核3個亞基因組的21對染色體中。其基因組龐大而復雜，體量約為水稻基因組的40倍，且有約87%的基因組DNA為重復序列，致使其基因組測序組裝研究非常困難。

在本項研究中，任長忠研究員領銜的以四川農(nóng)業(yè)大學和吉林省白城市農(nóng)業(yè)科學院為核心的燕麥聯(lián)合研究團隊選擇了我國裸燕麥起源中心的燕麥品種為材料，針對六倍體燕麥亞基因組構成及其高重復序列含量導致基因組裝中可能遇到的問題，設計了選用可進行更長DNA片段高精確度測序的超長測序技術，并利用團隊近20年的燕麥屬物種研究經(jīng)驗積累，選擇了栽培燕麥最可能的四倍體和二倍體祖先，結合HiC、二代測序、全長轉(zhuǎn)錄組測序和轉(zhuǎn)錄組測序等不同技術手段，最終完成了中國六倍體裸燕麥的染色體組裝、掛載和注釋，獲得了裸燕麥的高質(zhì)量參考基因組。

任長忠表示，研究團隊一直把源于中國的裸燕麥基因組測序工作應該由中國人率先完成作為目標，這也是把中國特有的裸燕麥種質(zhì)資源牢牢握在自己手里的資本，這對掌握燕麥種質(zhì)“芯片”、提升國內(nèi)燕麥產(chǎn)業(yè)競爭力、保障糧食安全等方面都具有重要意義。

論文第一作者，研究團隊主要成員四川農(nóng)業(yè)大學教授彭遠英介紹，多年以前，德國、美國、澳大利亞、瑞典、加拿大等國的專家已經(jīng)在聯(lián)合開展燕麥的相關研究，這也給我們完成裸燕麥的相關工作增強了緊迫感。

論文通訊作者任長忠說：“期待研究結果能進一步推動燕麥的應用基礎研究和分子標記育種等工作，讓裸燕麥的‘中國芯’插上產(chǎn)業(yè)化的翅膀，努力讓中國燕麥科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展更上一層樓?！保ɡ铍p溪?丁銘?吳曉穎）