亞洲栽培稻馴化歷史可追溯至一萬年前的普通野生稻。 面對全球人口增長和氣候變化加劇的雙重壓力，如何將野生稻歷經萬年錘煉的“生存智慧”注入現代品種，培育出兼具高產潛力與抗病抗逆特性的“超級水稻”已成為重要研究課題。然而，傳統依賴單一參考基因組的研究模式譬如以管窺天，僅能捕捉水稻遺傳多樣性的冰山一角。因此，亟需構建高質量、大規(guī)模的野生稻泛基因組，剖析其廣泛的多樣性，挖掘其耐逆、抗病等優(yōu)良性狀的遺傳變異寶庫。

 

　　中國科學院院士、分子植物科學卓越創(chuàng)新中心研究員韓斌團隊首次完成了145份亞洲栽培稻及普通野生稻的高精度基因組組裝，繪制了迄今為止分辨率最高的野生稻-栽培稻泛基因組圖譜，挖掘了普通野生稻廣泛的遺傳多樣性，解析了亞洲栽培稻各類群的進化及馴化路線。該研究為水稻基因組輔助育種提供了關鍵的遺傳資源，為培育抗病耐逆、適應氣候變化的優(yōu)質水稻品種奠定了科學基礎。

 

　　該團隊整合具有代表性的129份普通野生稻和16份亞洲栽培稻資源，進行高質量基因組測序和從頭組裝，構建出可覆蓋野生稻和栽培稻全面遺傳景觀的泛基因組圖譜。這是該團隊繼解析水稻馴化路線和構建首個栽培稻-野生稻泛基因組草圖后，在水稻基因組研究和進化領域取得的又一突破。

 

　　這一參考基因組級別的栽培稻-野生稻泛基因組為原有公認的單個參考基因組新增了38.7億個堿基對，包含69,531個基因，其中近20%為野生稻所特有。同時，這些基因被證實與抗病防御和環(huán)境適應性等性狀相關。研究發(fā)現，野生稻中的抗病基因豐度和多樣性均高于栽培稻，已精準定位到1,184個野生稻中拷貝數高于栽培稻的抗病基因位點，其中包括2個已驗證的抗稻瘟病基因。這證實野生稻堪稱作物改良的“戰(zhàn)略資源庫”，可為培育抗病耐逆的水稻品種提供直接的基因來源。

 

　　該研究基于高質量的基因組序列，對亞洲栽培稻各類群中的早期關鍵馴化基因進行單倍型分析，證明所有亞洲栽培稻的馴化位點均來源于粳稻祖先Or-IIIa，證實亞洲栽培稻單起源假說，為持續(xù)數十年的學術爭議提供證據。同時，研究還發(fā)現，南亞各栽培稻類群之間存在廣泛的基因交流，并由此定義了新的栽培稻亞群intro-indica，繪制出一幅更全面的水稻進化和馴化路線圖。

 

　　上述研究構建了近飽和的野生稻泛基因組數據庫，實現了野生稻遺傳資源的系統性整合，彌合了野生稻和栽培稻基因組學研究的差距?？茖W家可據此精準挖掘野生稻優(yōu)勢等位基因，追溯重要基因的起源，解析水稻環(huán)境適應與表型可塑性機制。同時，這一研究為實現水稻快速從頭馴化、精準培育抗逆性強、資源利用率高、產量突破的新品種提供了關鍵的基因資源。

 

　　4月16日，相關研究成果以《野生和栽培稻精細泛基因組圖譜》（A pangenome reference of wild and cultivated rice）為題，在線發(fā)表在《自然》（Nature）上?！蹲匀弧吠诎l(fā)布了題為Unlocking the diversity of wild and domesticated rice的研究簡報。研究工作得到國家自然科學基金、農業(yè)農村部重點研發(fā)項目、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項的支持。