“大量的野生大豆和栽培大豆的基因差異揭示了大豆基因組在馴化過程中發(fā)生變化的機(jī)制,，使重新找回人為耕種選育中流失的優(yōu)秀基因成為可能。”
“中原有菽,，庶民采之,。”五千年前，華夏始祖將野生大豆馴化,，變成今天的“五谷”之一,。而今，一項(xiàng)被稱為“大豆回家”的基因組研究計(jì)劃在其故鄉(xiāng)中國(guó)取得突破,。
11月15日,，由香港中文大學(xué)、華大基因研究院,、農(nóng)業(yè)部基因組重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院等單位合作完成的《31個(gè)大豆基因組重測(cè)序揭示遺傳多樣性和進(jìn)化選擇模式》在線發(fā)表，并將作為封面故事刊登于下期的《自然—遺傳學(xué)》雜志,。
這項(xiàng)研究主要由港深兩地科學(xué)家合作完成,，并在世界上首次對(duì)野生大豆和栽培大豆全基因組進(jìn)行了大規(guī)模遺傳多態(tài)性分析。
“重測(cè)序”開啟大豆差異化魔盒
“這是世界上首次大規(guī)模獲得野生和栽培大豆群體基因組數(shù)據(jù),。”文章共同第一作者之一,、華大基因研發(fā)部門副總裁徐訊博士告訴記者。
據(jù)了解,，研究人員運(yùn)用新一代測(cè)序技術(shù)對(duì)17株野生大豆和14株栽培大豆進(jìn)行了全基因組重測(cè)序,，總共發(fā)現(xiàn)了630多萬個(gè)SNP（單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)），建立了高密度的分子標(biāo)記圖譜,。
SNP是指基因序列中單個(gè)堿基的不同,。倘若把大豆看做是一部印滿“文字”的書籍，那上述的31株品種就可以看做是該書的不同版本,，而SNP則像每個(gè)版本書中個(gè)別“文字”的差異,。
這種差異通常不會(huì)造成“歧義”，但有時(shí)候,，一“字”之差就讓不同版本的書籍意義相左,。在大豆中，大約1000多個(gè)“文字”中就存在1個(gè)“文字”的差異,。這些SNP細(xì)小的差別,，就可能導(dǎo)致某品系的大豆與眾不同，或產(chǎn)量高于同類,，或產(chǎn)量嚴(yán)重不足,。
為了打開SNP的“潘多拉魔盒”，目前普遍使用“重測(cè)序”的方法。該方法是指通過核酸測(cè)序儀,，對(duì)已知基因序列的基因組再進(jìn)行一次測(cè)定,，并對(duì)單個(gè)或者多個(gè)品種進(jìn)行分析，得到SNP,、PAV（獲得和缺失變異）等遺傳信息的技術(shù),。
當(dāng)前，隨著測(cè)序成本的降低,，“重測(cè)序”已經(jīng)成為動(dòng)植物育種研究中便捷而有效的方法,。而今年1月份，第一張豆科植物完整基因組序列圖譜的公布,，使得大豆“重測(cè)序”成為可能,。
在“重測(cè)序”基礎(chǔ)上，華大基因研究院的研究人員通過自主研發(fā)的SOAP denovo軟件,，分別對(duì)野生大豆和栽培大豆的測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行組裝拼接,，除得到大量SNP外，還發(fā)現(xiàn)了栽培大豆獲得或丟失的野生大豆基因,。
“大量的野生大豆和栽培大豆的基因差異揭示了大豆基因組在馴化過程中發(fā)生變化的機(jī)制,，使重新找回人為耕種選育中流失的優(yōu)秀基因成為可能。”文章另一位共同第一作者,、香港中文大學(xué)教授林漢明博士強(qiáng)調(diào),。
林漢明等還發(fā)現(xiàn)，大豆基因組與其他作物植物有所不同,，其在較高程度的基因連鎖現(xiàn)象,、重組交換頻率極低。因此,，分子標(biāo)記育種可能會(huì)比基因圖位克隆擁有更多優(yōu)勢(shì),。
“尋找對(duì)產(chǎn)量和抗逆緊密連鎖的SNP是我們下一步研究的重點(diǎn)。另外,，我相信,，國(guó)內(nèi)其他大豆專家也會(huì)利用我們的數(shù)據(jù)對(duì)手中的大豆材料作進(jìn)一步研究。”林漢明談了未來的想法,。
聚焦野生大豆種質(zhì)資源
該研究還得出一個(gè)重要結(jié)論,，即與栽培大豆相比，野生大豆擁有更高水平的遺傳多樣性,。這表明人類的耕種篩選很有可能導(dǎo)致栽培大豆生物多樣性的狹窄,，對(duì)可持續(xù)種植帶來負(fù)面影響。
