“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,，一項被稱為“大豆回家”的基因組研究計劃在其故鄉(xiāng)中國取得突破,。
11月15日，由香港中文大學、華大基因研究院,、農(nóng)業(yè)部基因組重點實驗室,、中國農(nóng)業(yè)科學院等單位合作完成的《31個大豆基因組重測序揭示遺傳多樣性和進化選擇模式》在線發(fā)表，并將作為封面故事刊登于下期的《自然—遺傳學》雜志,。
這項研究主要由港深兩地科學家合作完成,，并在世界上首次對野生大豆和栽培大豆全基因組進行了大規(guī)模遺傳多態(tài)性分析。
“重測序”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,，研究人員運用新一代測序技術(shù)對17株野生大豆和14株栽培大豆進行了全基因組重測序,，總共發(fā)現(xiàn)了630多萬個SNP（單核苷酸多態(tài)性位點），建立了高密度的分子標記圖譜,。
SNP是指基因序列中單個堿基的不同,。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則像每個版本書中個別“文字”的差異,。
這種差異通常不會造成“歧義”，但有時候,，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“文字”中就存在1個“文字”的差異,。這些SNP細小的差別,，就可能導致某品系的大豆與眾不同，或產(chǎn)量高于同類,，或產(chǎn)量嚴重不足,。
為了打開SNP的“潘多拉魔盒”，目前普遍使用“重測序”的方法,。該方法是指通過核酸測序儀,，對已知基因序列的基因組再進行一次測定，并對單個或者多個品種進行分析,，得到SNP,、PAV（獲得和缺失變異）等遺傳信息的技術(shù)。
當前,，隨著測序成本的降低,，“重測序”已經(jīng)成為動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“重測序”成為可能,。
在“重測序”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,，分別對野生大豆和栽培大豆的測序數(shù)據(jù)進行組裝拼接,，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,、香港中文大學教授林漢明博士強調(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,，分子標記育種可能會比基因圖位克隆擁有更多優(yōu)勢,。
“尋找對產(chǎn)量和抗逆緊密連鎖的SNP是我們下一步研究的重點。另外,，我相信,，國內(nèi)其他大豆專家也會利用我們的數(shù)據(jù)對手中的大豆材料作進一步研究。”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致栽培大豆生物多樣性的狹窄,，對可持續(xù)種植帶來負面影響。
