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晋鹏版主 (知名作家)
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【优秀文章推荐】Nature恢复了籼、粳的命名—完成的3010份亚洲栽培稻基因组研究
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中国科学家主导完成的Nature长文首次出现了7位通讯作者和12位共同第一作者，某种程度上可以说是“史无前例”。然而更重要的是，该研究通过对3010份水稻基因组的分析提出亚洲栽培水稻起源的新观点并恢复命名，90年前由日本学者对“籼”、“粳”稻分别命名的indica（Oryza sativa L. subsp. indica Kato）和japonica（Oryza sativa L. subsp. japonica Kato）终于恢复为“籼”（Oryza sativa subsp. xian）、“粳”（Oryza sativa subsp. geng）亚种的正确命名，使中国源远流长的稻作文化得到正确认识和传承。同时，我们也欣喜的看到该Nature论文的正文中还出现了“籼”和“粳”的汉字（下图），这些成绩离不开中国一代又一代水稻专家的努力，让我们为他们点赞！ 水稻是全世界最重要的粮食作物之一，培育高产、优质、多抗的水稻新品种具有重要的意义。目前，水稻功能基因组研究已经取得了巨大进展，然而如何将相关研究成果转化为育种家所能利用的分子设计育种信息，则必须对水稻种质资源的基因组信息进行充分了解。2011年9月，中国农业科学院、国际水稻研究所和华大基因在深圳共同启动“全球3000份水稻核心种质资源重测序计划”（3K Rice Genome Project），拉开了水稻核心种质资源全基因组测序和基因组分析的序幕。该项目对水稻种质资源进行大规模的基因组重测序和大数据分析，规模化发掘优良基因，突破水稻复杂性状分子改良的技术瓶颈，加快高产、优质、广适性新品种培育的进程，对基于全基因组信息的水稻分子设计育种具有重大的理论和实践意义。 该研究揭示了水稻种内丰富的遗传多样性，有助于从传统“经验育种”向现代“精准育种”跃升。本研究中，3010份水稻（来自全球89个国家和地区）代表了全球78万份水稻种质资源约95%的遗传多样性。通过对这些种质的研究，检测到32M的高质量SNPs和Indels，对亚洲栽培稻群体的结构和分化进行了更为细致和准确的描述和划分，由传统的5个群体增加到9个，分别是东亚（中国）的籼稻、南亚的籼稻、东南亚的籼稻和现代籼稻品种等4个籼稻群体，东南亚的温带粳稻、热带粳稻、亚热带粳稻等3个粳稻群体、以及来自印度和孟加拉的Aus和香稻；首次揭示了亚洲栽培稻品种间存在的大量微细（>100bp）结构变异（SVs，包括易位、缺失、倒位和重复）；构建了亚洲栽培稻的泛基因组，包括12770个（62.1%）核心（core）基因家族和9050个（37.9%）分散式(distributed)基因家族。发现了1.2万个全长新基因。核心基因比较古老，大多数的新基因表现更年轻和长度偏短。进一步对3010份水稻基因组的分析将产生更多数据，可为开展水稻全基因组分子设计育种提供足够的基因来源和育种亲本精确选择的遗传信息，为培育高产、优质、多抗水稻新品种奠定基础。 本研究提出亚洲栽培水稻起源的新观点并恢复命名。在我国，亚洲栽培水稻中“籼”、“粳”（gěng）两大亚种早在2000多年前的汉代已被人们所认知，但籼、粳稻的起源和命名在国际上一直存有争议。日本学者加藤茂范于1928年将“籼”、“粳”称为indica（Oryza sativa L. subsp. indica Kato）和japonica（Oryza sativa L. subsp. japonica Kato），并一直沿用至今。从拉丁文标注可以看出，两个亚种用“印度”和“日本”来命名，带有很深的殖民主义烙印，也错误地反映了籼、粳的亲缘关系、地理分布和起源。我国老一辈著名水稻专家丁颖先生把籼稻定名为籼亚种，粳稻定名为粳亚种（O. sativa L. subsp. keng Ting）。在维基百科中(https://zh.wikipedia.org/wiki/% E7%B2%B3%E7%A8%BB)也标注了粳（geng）稻（学名Oryza sativa subsp. keng）。本研究通过对大量重要进化相关基因的单倍型和泛基因组分析发现，籼稻携带的很多基因不存在于粳稻中，粳稻的很多基因也不存在于籼稻中。此外，不同地理来源的水稻农家品种群体都带有特异的基因家族。根据这些结果，本研究首次提出了籼、粳亚种的独立多起源假说，并恢复使用籼（Oryza sativa subsp. xian）、粳（Oryza sativa subsp. geng）亚种的正确命名，使中国源远流长的稻作文化得到正确认识和传承。 据该论文的作者介绍，此次发表在《自然》杂志上的主要结果还有以下几项： 1）检测到32M的高质量SNPs和Indels，对亚洲栽培稻群体进行了更为细致和准确的划分，由传统的5个亚群增加到9个，同时发现在水稻基因资源库中仍存在大量的SNP有待发掘。 2）发现了亚洲栽培稻中存在大量结构变异，平均每个基因组约有1.2万个结构变异，籼粳亚群间呈现明显的差异，并且可能是引起籼粳杂种不育和杂种衰退的遗传基础。 3）使用“map-to-pan”策略构建了亚洲栽培稻的泛基因组，获得了268M的日本“晴”参考序列之外的非冗余序列，预测了1.2万个新的全长基因和数千个不完整的新基因。 4）最后介绍了3000份水稻基因组的SNP和PAVs数据在关联分析挖掘水稻有利基因上的应用。 |
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