首页 > 科研前沿 > 《Nature》:水稻全基因组遗传变异图谱的构建及驯化起源  
《Nature》:水稻全基因组遗传变异图谱的构建及驯化起源 
作者:
来源:
发布时间:2012-10-12 9:21:29

2012年10月4日,《Nature》杂志以“ARTICLE”的形式在线发表了由中科院上海生科院植物生理生态研究所、中国水稻研究所、日本国立遗传所、国家基因研究中心等单位合作研究的最新科研成果。水稻全基因组遗传变异图谱的构建及驯化起源的研究对阐明早期栽培稻的驯化过程和驯化基因,对充分利用野生水稻资源的遗传多样性为现代水稻遗传育种改良服务有重要的意义。

水稻、小麦等农作物的驯化、栽培,对人类文明的进程产生过重大的影响。栽培作物的起源研究十分复杂,涉及多门自然和社会学科。作为一种极其重要的粮食作物,关于水稻起源、驯化过程的研究及驯化基因的鉴定分析一直是学术界的研究热点。

根据已有的证据,目前普遍认为亚洲栽培稻是在一万多年前由亚洲的野生稻人工驯化而来,广泛分布于中国、东南亚及南亚的普通野生稻是亚洲栽培稻的野生祖先种。但是,亚洲栽培稻最早起源于哪里(中国、东南亚、南亚或是其他地区)?人类最先开始驯化的是同一类野生稻然后逐渐演化出粳稻和籼稻两个亚种呢,还是野生稻中本来就存在着两类水稻然后被分别驯化成粳稻和籼稻呢?基因组上有哪些位点受到了选择从而改变了野生稻的特性形成了适应人类生产作业的栽培稻?

对于这些难题,学术界开展了大量的研究,获得了不少的证据或线索。中科院上海生科院植物生理生态研究所韩斌创新组一直致力于水稻基因组研究,构建了栽培稻单倍体型图谱。在此基础上,研究人员从全球不同生态区域中,选取了400多份普通野生水稻进行基因组重测序和序列变异鉴定,与先前的栽培稻基因组数据一起,构建出一张水稻全基因组遗传变异的精细图谱。通过这张精细图谱,研究者发现水稻驯化从中国南方地区的普通野生稻开始,经过漫长的人工选择形成了粳稻;对驯化位点的鉴定和进一步分析发现,分布于中国广西的普通野生稻与栽培稻的亲缘关系最近,表明广西很可能是最初的驯化地点。

根据栽培稻和各地野生稻的基因比较,研究人员大致推断出人类祖先首先在广西的珠江流域,利用当地的野生稻种,经过漫长的人工选择,驯化出了粳稻,随后往北逐渐扩散。而往南扩散中的一支,进入了东南亚,在当地与野生稻种杂交,经历了第二次驯化,产生了籼稻。

在这项工作中,中国水稻研究所及日本国立遗传所等单位提供了大量的栽培稻种质资源和野生稻材料,并开展合作研究。在发表的这篇题为“A map of rice genome variation reveals the origin of cultivated rice"的论文共有4位共同第一作者。

论文摘要:

Crop domestications are long-term selection experiments that have greatly advanced human civilization. The domestication of cultivated rice (Oryza sativa L.) ranks as one of the most important developments in history. However, its origins and domestication processes are controversial and have long been debated. Here we generate genome sequences from 446 geographically diverse accessions of the wild rice species Oryza rufipogon, the immediate ancestral progenitor of cultivated rice, and from 1,083 cultivated indica and japonica varieties to construct a comprehensive map of rice genome variation. In the search for signatures of selection, we identify 55 selective sweeps that have occurred during domestication. In-depth analyses of the domestication sweeps and genome-wide patterns reveal that Oryza sativa japonica rice was first domesticated from a specific population of O. rufipogon around the middle area of the Pearl River in southern China, and that Oryza sativa indica rice was subsequently developed from crosses between japonica rice and local wild rice as the initial cultivars spread into South East and South Asia. The domestication-associated traits are analysed through high-resolution genetic mapping. This study provides an important resource for rice breeding and an effective genomics approach for crop domestication research.

详细信息:

http://www.cnrri.cn/zjww/Detail.aspx?id=20022970

(浏览次数:)
 
上篇文章:《The Plant Cell》:解析水稻天然免疫作用机制
下篇文章:《PNAS》:我国科学家发现并克隆一个水稻新基因——<em>qGL3</em>
打印 | 关闭
相关文章