网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Cell!中国农科院刘旭院士/周美亮团队以泛基因组找回苦荞高原适应基因

0
分享至

喜马拉雅地区的高海拔环境给农业生产带来了巨大挑战,苦荞则是当地一种兼具营养价值和耐逆特性的重要作物。不过栽培苦荞在长期驯化过程中丢失了部分野生种质里的优良基因,这限制了它在高原环境下的产量表现。2026年8月12日,中国农业科学院作物科学研究所周美亮研究员领衔的团队在《Cell》杂志上发表了题为“Pangenome-guided breeding restores high-altitude adaptation and improves yield in Tartary buckwheat”的研究论文,他们完成了苦荬端粒到端粒的完整参考基因组和16个代表性材料的泛基因组构建工作,并且利用这些基因组资源找到了野生苦荞特有的高原适应基因和大粒相关的结构变异,成功培育出在高海拔地区产量显著提升的育种新材料。 作科所研究员张凯旋、副研究员何毓琦,作科所已毕业博士林豪何佳悦为论文共同第一作者。作科所周美亮研究员、刘旭院士、何毓琦副研究员,兰州大学刘建全教授,澳大利亚默多克大学Rajeev Varshney教授为共同通讯作者。


研究团队先组装了栽培品种ZK3的无缺口参考基因组,又联合新组装的12个基因组和已经发表的3个基因组,构建了一个涵盖野生和栽培类型的苦荞泛基因组。他们一共鉴定出12万多个非冗余的结构变异,这些变异包括基因拷贝数的增减、大段序列的存在或缺失以及染色体片段的倒位。基于这些结构变异构建的图泛基因组能够更准确地反映不同材料之间的遗传差异,而且群体基因组分析显示喜马拉雅野生苦荞的遗传多样性明显高于栽培地方品种,这证实了该区域确实是苦荞的起源和多样性中心。野生群体中存在大量在栽培品种里已经丢失或者频率极低的结构变异,这些变异很可能携带着适应高海拔环境的有利基因。

通过比较野生和栽培群体的基因组差异,研究团队发现一个名为FtRNH的基因特异存在于高海拔野生苦荞中,而在所有栽培地方品种里则完全检测不到。FtRNH编码的核糖核酸酶H蛋白能够清除DNA-RNA杂合链(R-loop),紫外线-B和低温处理都能显著诱导该基因的表达,含有FtRNH的野生材料在胁迫下表现出更高效的R-loop清除能力和更低的DNA损伤水平。功能验证实验表明敲除FtRNH会严重削弱野生材料的胁迫耐受性,而过表达该基因则能显著增强栽培品种的抗逆能力,该基因的两种自然变异类型在高海拔野生群体中呈现与海拔梯度相关的分布模式并且它们的酶催化效率存在明显分化。研究团队将野生苦荞的FtRNH基因通过回交导入栽培品种后,近等基因系在高海拔试验点的生长状况和产量都显著优于受体亲本。


种子大小是影响苦荞产量的另一关键性状,泛基因组和全基因组关联分析共同揭示FtPLATZ转录因子家族的结构变异与种子大小的变异密切相关。FtPLATZ3启动子区域一个28-bp的插入能够增强该基因的表达水平,并且FtPLATZ的拷贝数增加与较大的种子表型显著关联,低海拔栽培品种中携带该有利变异的比例较高而高海拔野生材料和多数高海拔地方品种则保留了原始的、与小种子相关的单倍型。研究团队进一步解析了FtPLATZ3直接调控下游靶基因的分子途径以及其与蛋白互作伙伴协同调节种子发育的潜在机制。通过标记辅助回交和不等位重组技术,他们将野生来源的FtRNH高原适应等位基因和大粒相关的FtPLATZ3有利单倍型以及增加拷贝数组合到同一个栽培品种背景中。田间多点产量试验表明聚合了这些优异等位基因的改良品系在高海拔地区(海拔3500米)的单产较对照品种提升显著,并且这些改良品系在不同海拔试验点的表现都稳定一致,最终实现了高原适应性和产量潜力的协同提升。

READING

BioPeers

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
12年后回归!37岁狼王!最后一舞佳话!森林狼值得吗?

12年后回归!37岁狼王!最后一舞佳话!森林狼值得吗?

篮球盛世
2026-09-06 15:58:31
台风 “科罗旺” 越走越远!接下来几天浙江天气是这样的

台风 “科罗旺” 越走越远!接下来几天浙江天气是这样的

浙江发布
2026-09-06 15:44:54
伊朗发动袭击回击美国

伊朗发动袭击回击美国

参考消息
2026-09-06 14:14:12
5年了,回看李子柒的院子,才发现,所谓的农村世外桃源根本“不存在”!

5年了,回看李子柒的院子,才发现,所谓的农村世外桃源根本“不存在”!

巢客HOME
2026-08-14 06:00:10
凌晨2点战报:三连鞭,再爆大冷世界第5小特惨败,决赛对阵出炉了

凌晨2点战报:三连鞭,再爆大冷世界第5小特惨败,决赛对阵出炉了

杨仔述
2026-09-06 06:32:08
离谱啊!女子连续多年捐款,停捐仅一个月,就被基金会来电质问:为啥不捐了?网友:捐出义务来了!

离谱啊!女子连续多年捐款,停捐仅一个月,就被基金会来电质问:为啥不捐了?网友:捐出义务来了!

谭谈社会
2026-09-04 17:32:28
“100%椰子水”大翻车!配料表仅有“椰子水” 却检出山梨酸及钾盐

“100%椰子水”大翻车!配料表仅有“椰子水” 却检出山梨酸及钾盐

闪电新闻
2026-09-05 11:21:22
成年人的苦难,大多只敢留给自己。一名30岁男子失业1年,瞒着家人躲出租屋吃泡面充饥,父母始终以为他过得很好。

成年人的苦难,大多只敢留给自己。一名30岁男子失业1年,瞒着家人躲出租屋吃泡面充饥,父母始终以为他过得很好。

捣蛋窝
2026-09-06 11:14:25
手工耿超两千万粉丝,工作室没空调还用旱厕,小店一年营收才8000

手工耿超两千万粉丝,工作室没空调还用旱厕,小店一年营收才8000

艺能八卦局
2026-09-05 05:54:03
男孩真正开窍的黄金年龄,大多集中在这3个阶段,家长别急着放弃

男孩真正开窍的黄金年龄,大多集中在这3个阶段,家长别急着放弃

户外阿毽
2026-09-05 07:36:49
山东人当年“闯关东”,为何宁愿去严寒的东北,也不去富饶的南方

山东人当年“闯关东”,为何宁愿去严寒的东北,也不去富饶的南方

文史道
2025-03-03 13:00:30
穆里尼奥哭晕!皇马 1.4 亿水货彻底现形!伯纳乌天价新援隐身

穆里尼奥哭晕!皇马 1.4 亿水货彻底现形!伯纳乌天价新援隐身

澜归序
2026-09-06 10:06:54
轮到伊朗斩首了,导弹从天而降,大批美军官被抬走?英法德俄失声

轮到伊朗斩首了,导弹从天而降,大批美军官被抬走?英法德俄失声

梦史
2026-09-06 00:39:59
如何看待耿同学再曝杰青:12项国家重点研发养出的《Nature》论文,涉嫌数据造假?

如何看待耿同学再曝杰青:12项国家重点研发养出的《Nature》论文,涉嫌数据造假?

经典SCI解读
2026-09-06 09:19:33
“你就是一普通中年妇女,装什么嫩啊!”女子伪装儿子女友被喷!

“你就是一普通中年妇女,装什么嫩啊!”女子伪装儿子女友被喷!

世界圈
2026-07-13 12:38:30
手机,正在批量废掉底层家庭的下一代

手机,正在批量废掉底层家庭的下一代

古月明
2026-08-30 11:37:50
一张“附中女孩吃火锅”照片火了,4点多就放学的高中生,青春又自信

一张“附中女孩吃火锅”照片火了,4点多就放学的高中生,青春又自信

番外行
2026-09-06 16:43:34
DDR5太贵买不起!厂商推出0GB假内存:插满插槽还能亮RGB

DDR5太贵买不起!厂商推出0GB假内存:插满插槽还能亮RGB

快科技
2026-09-05 10:15:04
同一个专家,普通号50,特需600,国际部1200!多花的钱买了什么?

同一个专家,普通号50,特需600,国际部1200!多花的钱买了什么?

华庭讲美食
2026-09-06 12:45:30
银行行长酒后漏嘴:六十岁以后存钱,一定别全部存在个人名下

银行行长酒后漏嘴:六十岁以后存钱,一定别全部存在个人名下

奇思妙想生活家
2026-09-05 11:27:06
2026-09-06 17:23:00
BioPeers incentive-icons
BioPeers
生命科学最新文献分享解读报道
776文章数 5关注度
往期回顾 全部

科技要闻

DeepSeek被曝将采购16万颗华为昇腾950DT

头条要闻

辽宁一处长单位门口遭枪击连中两枪 唯一目击证人发声

头条要闻

辽宁一处长单位门口遭枪击连中两枪 唯一目击证人发声

体育要闻

本西蒙斯加盟国王,不管怎样,回来就好

娱乐要闻

低调富养!郭富城两女儿入读香港名校

财经要闻

亏损高达200亿,昔日彩电霸主走下巅峰!

汽车要闻

带升降立标MPV 岚图梦想家9预售价42.99万起

态度原创

旅游
本地
亲子
游戏
公开课

旅游要闻

三峡旅游的进与退:新船载客率碾压同行,老景区出售价近乎腰斩

本地新闻

扒完小作文,富豪们私藏的度假胜地有多绝

亲子要闻

睡到半夜孩子突然抽筋,比娃更慌的是我......

PS实体光盘大砍90%?索尼出面澄清:官方整出大乌龙

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版