我國在牧草領域完成第一個基因組測序
張喆 科技日報記者 盛利
在我國西南地區海拔1600米至3100米的森林邊緣地帶及山坡草地上，有一種其貌不揚的草，名叫「鴨茅」。這種不起眼的小草，卻是世界四大廣泛栽培的禾本科牧草之一，不僅可用於青飼、青貯或調製乾草，還因適應能力強、抗旱、耐瘠薄等，在邊際土地及石漠化深度貧困區草牧業發展中發揮著重要作用。
1月9日，記者從四川農業大學獲悉，該校張新全教授團隊已完成了鴨茅全基因組測序工作，這是我國在牧草領域完成的第一個基因組測序，將為選育出更多優質、高產、適應性強的牧草提供有力保障。
陽光燦爛、雨水充足的夏季是不少植物「瘋長」的季節，但對於鴨茅卻格外難熬。高溫高濕環境下，危害它生長的主要病害之一鏽病極易滋生、蔓延，嚴重影響鴨茅的飼草產量和品質。過去，科學家主要用傳統育種方法改良鴨茅的產量、品質和抗性，但培育一個新品種的需要約15年時間，效率底下。但藉助分子育種的新技術，利用分子標記輔助選擇技術（MAS）和基因編輯技術可大大加快育種進程，把育種周期縮短為8-10年，這都需要鴨茅的基因組信息庫作為支撐才能實現。
1月9日，《我國在牧草領域完成第一個基因組測序》團隊成員在鴨茅草場。採訪對象供圖
2000年起，張新全教授帶領團隊投身構建鴨茅基因組信息庫的新領域中。可這項課題的難度卻給了他們當頭一棒，由於牧草基因組大、重複序列及雜合度都較高，這增加了基因組序列構建的難度，且我國尚未有牧草基因組的相關報道，無成功經驗可借鑒。團隊整整花了3年時間，團隊試圖利用二代測序的方法構建基因組序列，結果卻大失所望。隨後在團隊張新全、黃琳凱教授的帶領下，研究人員重新組建了植物遺傳學、分子生物學、生物信息學等多學科交叉的攻關小組。經過在全球範圍徵集豐富種質資源，及採用測序新技術並融合生物信息學技術的攻關，鴨茅的全部40088個基因終於如同一幅畫卷在團隊眼前徐徐展開。
目前，張新全教授團隊已在植物學權威期刊《Plant Biotechnology Journal(植物生物技術)》在線發表了題為《鴨茅參考基因組組裝為其系統進化和開花分子機制提供新的見解》的研究論文，首次公布了鴨茅的高質量參考基因組，這是我國第一個公布的牧草參考基因組。「這是一個質量較好的鴨茅基因組資料庫，其相關質量指標是黑麥草基因組的50倍以上。」該論文第一作者四川農業大學黃琳凱教授表示，此前牧草領域全球範圍內僅有三葉草和黑麥草基因組資料庫，此次完成的鴨茅基因組包含了40088個基因，其中有1173個基因家族是鴨茅特有基因。「這些特有基因大多和草類植物適應能力強、抗旱耐寒相關，通過比較發現鴨茅和小麥較為近緣。因此，這些基因資源也可用於近緣作物小麥抗寒、抗旱等品質的遺傳改良技術中。」他說。
如今，鴨茅基因組資料庫已經開始在科研工作中發揮作用，其資料庫網站已於去年8月上線，訪問量近5000次。目前已有包括復旦大學、紐西蘭皇家科學院農業研究所等在內的中外學者訪問網站，進行相關基因位置及表達的查找。
來源：科技日報
編輯：陳小柒
審核：王小龍
