我國科研人員揭秘全球首個牧草領域圖形泛基因組

記者3日從四川農業大學獲悉，該校草業科技學院黃琳凱教授團隊構建了全球首個牧草領域圖形泛基因組——美洲狼尾草圖形泛基因組，并揭示了狼尾草耐熱的分子機制。

這一研究成果于北京時間3日以《Pangenomics identifies structural variation associated with heat tolerance in pearl millet》為題在國際權威學術期刊《自然遺傳學》(Nature Genetics)在線發表。

美洲狼尾草又名珍珠粟，全球種植面積約達3100萬公頃。在中國，美洲狼尾草是重要的飼草、飼料。在非洲等熱帶干旱地區，美洲狼尾草是重要的雜糧作物。

2019年，黃琳凱教授團隊首次公布了鴨茅的高質量參考基因組，是中國公布的首個牧草參考基因組。隨著研究的深入以及技術的進步，構建高質量的圖形泛基因組成為黃琳凱教授團隊的重要目標。

通過聯合國內外多家單位，本次研究從全球8個地區收集的394份美洲狼尾草核心種質中選取10份代表性材料，進行基因組從頭組裝，獲得了高質量的基因組組裝序列，結合一個已發表的基因組構建了首個美洲狼尾草圖形泛基因組。

當前，全球氣候變暖嚴重威脅世界糧食安全。解析植物的耐熱機制，從而改良植物耐熱性，培育耐高溫的農作物是目前重要的育種目標之一。

起源于非洲的美洲狼尾草，能夠適應極端高溫的氣候，是研究植物耐熱機制的優良材料。本次研究通過對水稻、玉米、高粱等多個物種進行比較基因組學分析，發現美洲狼尾草中擴張的RWP-RK轉錄因子家族和內質網相關基因協同參與耐熱性調控，挖掘并驗證到關鍵結構變異和調控候選基因3個，其中基因PMF0G00024.1(RWP-RK)在水稻中過表達也顯著提高了耐熱性，將為分子育種提供重要靶點。