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华大与ICRISAT完成鹰嘴豆种群遗传资源构建 对提高旱地农业开发有重要意义

发布日期:2019/04/30 浏览次数:

        2019年4月29日,全球基因与遗传学权威学术期刊《Nature Genetics》杂志在线刊发了题为“Resequencing of 429 chickpea accessions from 45 countries providesinsights into genome diversity, domestication and agronomic traits”的研究论文。该论文成果由国际作物半干旱热带作物研究所(ICRISAT)与深圳华大生命科学研究院共同主导,来自全球范围的21个研究机构组成的科学家团队协作,对来自45个国家的429种鹰嘴豆品系完成基因组测序,完成了有史以来最大规模的鹰嘴豆全基因组重测序研究。研究成果明确鉴定了该物种耐旱和耐热的功能基因,为培育高产与抗逆的鹰嘴豆提供了宝贵的遗传资源。


图片来源:《Nature Genetics》官网


对干旱、半干旱地区的开发有重要现实意义


        鹰嘴豆为豆目蝶形花科,属草本植物,主要特点是根系发达,具有较强的耐旱能力,同时根瘤具有极强的固氮能力,是印度和巴基斯坦主要粮食之一,在印度具有广泛的种植。因为鹰嘴豆有极耐旱的特点,此次鹰嘴豆全基因组重测序研究成果对于我国西北、西南和其他广大干旱、半干旱地区的开发有重要的现实意义。


        该研究主要绘制了鹰嘴豆在印度和非洲进行起源及扩散历史,同时为鹰嘴豆的遗传多样性及作为驯化和农艺性状提供的关键的见解。对于农业生产而言,这意味着可以培育出高产和抗病抗逆的鹰嘴豆新品种,能够更好的适应变幻莫测的气候,及适应于更广泛的气候条件种植区域。


        研究项目的联合负责人及文章通讯作者,深圳华大生命科学研究院副院长刘心博士表示: “这项研究为有助于了解鹰嘴豆的驯化历史和驯化后表型分化,为鹰嘴豆的种质资源、群体遗传和作物育种的大规模表征奠定了基础。”


图片来源于网络


图片来源于网络


研究覆盖45个国家的429种鹰嘴豆品系


        本研究选取的鹰嘴豆材料是从全球所搜集的品种代表78%遗传多样性,从中鉴定出497万个特异的SNP位点,超过以往对鹰嘴豆的群体研究。通过主成分、系统进化和群体结构分析,将429份遗传材料分为野生种、地方品种和栽培品种。通过对不同种群进行比较发现,鹰嘴豆在驯化历史中丢失了近80%的遗传多样性,暗示了人类祖先在其驯化历史中发挥了巨大的作用。这也表明,利用野生近缘种进行遗传育种的巨大潜力。


        全球超过90%的鹰嘴豆种植区位于南亚地区,据说干旱和气温升高导致全球鹰嘴豆产量损失超过70%。 由于气温上升,导致鹰嘴豆作为喜凉作物可能会进一步降低生产力。“全基因组关联研究确定了13个农艺性状的候选基因。 例如,我们可以识别基因(例如REN1,β-1,3-葡聚糖酶,REF6),这些基因可以帮助作物耐受高达38℃的温度并提供更高的生产力,“国际作物半干旱热带作物研究所遗传资源项目主任Rajeev Varshney博士说。


        这项研究还证实,鹰嘴豆是新月沃土(西亚北非地区两河流域及附近附近一连串肥沃的土地)和地中海地区经阿富汗运到印度,可能在200年后又被重新带回最初的起源地。这项新的研究推测,鹰嘴豆可能直接从中亚或东非而不是地中海引入新大陆。“我们的研究表明,新月肥沃和地中海是可能的鹰嘴豆的起源的主要中心,埃塞俄比亚是次要的多样性中心。鹰嘴豆从地中海/新月肥沃到中亚的迁徙路线可能与东非(埃塞俄比亚)和南亚(印度)到中亚的迁徙路线平行。”Rajeev Varshney博士补充说。



        国际作物半干旱热带作物研究所总干事Peter Carberry博士说:“这项新发现的遗传基因和资源,将使育种科学家增加更多种质资源和候选基因的使用,以培育改良适应气候变化的新品种,有助于提高发展中国家农业发展的生产力和可持续性。”


        该项目的联合负责人,华大集团首席执行官,华大研究院院长徐讯博士说:“华大非常高兴华大在过去10年左右与ICRISAT长期良好合作产生了丰硕的成果,希望能与ICRISAT合作开发具有抗干旱和耐热性的适应于印度和非洲等地区广泛种植的鹰嘴豆品种,并期待在未来几年内开展更多激动人心的项目。”


小编注:华大一直致力于生命科技前沿领域的探索与研究,并广泛与全球顶尖科研院所及机构合作,学术成果位居产业前列。截至当前,华大在全球顶级学术期刊上发表论文超过330篇,曾被顶级学术期刊《Nature》评为“世界领先的遗传学研究中心”和“基因组学、蛋白质组学和生物信息分析领域的领头羊”。


        深圳华大生命科学研究院作为华大创新发展的驱动器,已拥有世界领先的大规模测序、生物信息、高通量质谱、农业基因组、蛋白组等技术和大型数据处理超级计算中心,并拥有世界一流水平的科研队伍,开展了一系列与重要动植物、人类健康、环境与能源等领域相关的组学研究,致力于推动生命健康、基因组学、农业育种等领域的发展,始终走在生物科学研究前沿,推动生命科学研究及相关产业发展。