张喆 四川农村日报全媒体记者 杜铠兵
3月3日,四川农业大学草业科技学院黄琳凯教授团队在国际权威学术期刊《自然遗传学》在线发表了题为《美洲狼尾草泛基因组构建、结构变异挖掘及耐热机制解析》的研究成果。据了解,这是我国牧草领域首篇发表在《自然遗传学》上的论文。
(资料图)
黄琳凯教授(中)正在工作。 受访者供图
美洲狼尾草,又名珍珠粟,在我国是草食家畜和食草淡水鱼类的优质饲料和青料。目前在南方各省普遍种植,是单产最高的多年生牧草之一。
美洲狼尾草。 受访者供图
随着人民生活水平不断提高,我国牛羊肉、牛奶等草畜产品消费大幅增加,牧草的需求量也相应地大幅增加,每年仍需要从国外大量进口草种和干草。如何用科技引领牧草产业发展,便是黄琳凯教授团队长期研究的领域。
由于牧草基因组大,重复序列及杂合度都较高,基因组序列构建的难度很大。2019年,该团队首次公布了鸭茅的高质量参考基因组,是我国公布的首个牧草参考基因组,为下一步的研究奠定了基础。随着研究的深入以及技术的进步,构建高质量的图形泛基因组成为团队的重要目标。
“与参考基因组相比,图形泛基因组包含的遗传信息更全面,通过发掘结构变异,能够更好地解析植物表型和农艺性状的不同,为下一步育种奠定重要的研究基础。”黄琳凯教授介绍。
通过联合国内外多家单位,本次研究从全球8个地区收集的394份美洲狼尾草核心种质中选取10份代表性材料,利用相关技术,发掘到424,085个结构变异。基于泛基因组图谱进行的全基因组关联分析,发现了143个重要农艺性状相关联的变异位点,并挖掘到与产量性状相关的候选基因446个。
“有了这些成果,我们就可以加速攻关牧草业各环节‘卡脖子’技术,培育突破性牧草优良品种,助力提升优质安全食物的供给保障能力,避免‘人畜争粮’,为保卫国家粮食安全贡献草业人的力量。”黄琳凯教授说。
此外,在全球气候变暖背景下,培育耐高温的农作物是目前最重要的育种目标之一。而起源于非洲的美洲狼尾草,能够适应极端高温的气候,是研究植物耐热机制的优良材料。
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