近日，中國農業科學院深圳農業基因組研究所(下稱“基因組所”)組織攻關，與中國農業大學、南京農業大學、中國水稻研究所、中國科學院遺傳與發育生物學研究所等單位合作，組裝了251份高質量的水稻基因組，構建了目前植物中群體規模最大的、基因組注釋最充分的、稻屬中最為系統的超級泛基因組。該圖譜的完成將極大地促進水稻功能基因挖掘和水稻種質資源利用。

精選251份水稻材料

“泛基因組是一個物種內所有基因組信息的總和，相比單一參考基因組，泛基因組更加準確和詳盡地代表了整個物種的遺傳多樣性，借助泛基因組可有效降低參考基因組偏差對遺傳變異檢測的影響。”該研究的第一作者、基因組所博士后賀慧英表示。

記者了解到，中國科學家已完成構建4個水稻泛基因組。賀慧英表示，之前的研究沒有實現亞洲稻、非洲稻的系統化比較和研究，兩種野生稻中還存有大量的遺傳變異未被發掘，也未能實現群體水平完整的序列多樣性分析，所以該項研究通過地理分布來源、基因型和表型變異精心選擇了具有高度代表性的251份水稻材料，其中包括了202份亞洲栽培稻核心種質材料、28份普通野生稻、11份非洲栽培稻和10份短舌野生稻。

可快速實現聚合育種

目前，科研人員將這251份水稻資源種植在深圳市大鵬新區的中國農業科學院深圳綜合試驗基地。該研究的錢前院士團隊成員、第一作者、基因組所研究員商連光介紹，通過對251份水稻材料全部測序，可以很清楚地看到哪個品種里面帶著什么基因，從而快速地聚合育種。

據介紹，以往的研究人員主要是靠經驗、表型觀察和不斷地嘗試把兩個水稻品種做雜交，以實現基因克隆和種質創新，過程往往耗費很多年，而如今，基于系統的超級泛基因組，可以快速克隆基因并組合。該研究的第一作者、助理研究員袁巧玲舉例，假設需要組合一個超級高產且氮高效的水稻種子，可以先把幾個品種里帶有氮高效的基因疊加起來，同時也把產量基因放在一起，這樣就可以定向輸出符合不同生態區的一些品種，創造新的種質資源。

構建人工智能育種體系

研究團隊還構建了一個人工智能的育種體系，涵蓋種質資源收集、基因組測序、基因挖掘、智慧育種等全鏈條。“這個技術體系是領先全國的，并且也適用于其他作物。”該研究的第一作者、在讀博士生李笑霞告訴記者，通過團隊人員阮玨團隊自主研發的全基因組組裝軟件(WTDBG)，可以快速高效地組裝基因組。

“251份水稻泛基因組圖譜，提供了迄今為止最完整的等位基因變異信息，形成了一份天然的突變體庫，縮短了育種時間。”該研究的并列第一作者魏昭然認為，結合這項研究所取得的數據，育種人員可進行優異基因聚合，創制新的育種材料，實現更高水平的分子設計育種。(李曉旭)