构建超级泛基因组为水稻育种提速

　　羊城晚报记者 李晓旭

　　近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（下称“基因组所”）组织攻关，与中国农业大学、南京农业大学、中国水稻研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所等单位合作，组装了251份高质量的水稻基因组，构建了目前植物中群体规模最大的、基因组注释最充分的、稻属中最为系统的超级泛基因组。该图谱的完成将极大地促进水稻功能基因挖掘和水稻种质资源利用。

　　精选251份水稻材料

　　“泛基因组是一个物种内所有基因组信息的总和，相比单一参考基因组，泛基因组更加准确和详尽地代表了整个物种的遗传多样性，借助泛基因组可有效降低参考基因组偏差对遗传变异检测的影响。”该研究的第一作者、基因组所博士后贺慧英表示。

　　记者了解到，中国科学家已完成构建4个水稻泛基因组。贺慧英表示，之前的研究没有实现亚洲稻、非洲稻的系统化比较和研究，两种野生稻中还存有大量的遗传变异未被发掘，也未能实现群体水平完整的序列多样性分析，所以该项研究通过地理分布来源、基因型和表型变异精心选择了具有高度代表性的251份水稻材料，其中包括了202份亚洲栽培稻核心种质材料、28份普通野生稻、11份非洲栽培稻和10份短舌野生稻。

　　可快速实现聚合育种

　　目前，科研人员将这251份水稻资源种植在深圳市大鹏新区的中国农业科学院深圳综合试验基地。该研究的钱前院士团队成员、第一作者、基因组所研究员商连光介绍，通过对251份水稻材料全部测序，可以很清楚地看到哪个品种里面带着什么基因，从而快速地聚合育种。

　　据介绍，以往的研究人员主要是靠经验、表型观察和不断地尝试把两个水稻品种做杂交，以实现基因克隆和种质创新，过程往往耗费很多年，而如今，基于系统的超级泛基因组，可以快速克隆基因并组合。该研究的第一作者、助理研究员袁巧玲举例，假设需要组合一个超级高产且氮高效的水稻种子，可以先把几个品种里带有氮高效的基因叠加起来，同时也把产量基因放在一起，这样就可以定向输出符合不同生态区的一些品种，创造新的种质资源。

　　构建人工智能育种体系

　　研究团队还构建了一个人工智能的育种体系，涵盖种质资源收集、基因组测序、基因挖掘、智慧育种等全链条。“这个技术体系是领先全国的，并且也适用于其他作物。”该研究的第一作者、在读博士生李笑霞告诉记者，通过团队人员阮珏团队自主研发的全基因组组装软件（WTDBG），可以快速高效地组装基因组。

　　“251份水稻泛基因组图谱，提供了迄今为止最完整的等位基因变异信息，形成了一份天然的突变体库，缩短了育种时间。”该研究的并列第一作者魏昭然认为，结合这项研究所取得的数据，育种人员可进行优异基因聚合，创制新的育种材料，实现更高水平的分子设计育种。

　　（深圳读者详见《深读深圳》版）