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首頁 華大概況 新聞中心 集團動態 華大與ICRISAT完成鷹嘴豆種群遺傳資源構建 對提高旱地農業開發有重要意義

華大與ICRISAT完成鷹嘴豆種群遺傳資源構建 對提高旱地農業開發有重要意義

發布日期:2019/04/30 瀏覽次數:

        2019年4月29日,全球基因與遺傳學權威學術期刊《Nature Genetics》雜志在線刊發了題為“Resequencing of 429 chickpea accessions from 45 countries providesinsights into genome diversity, domestication and agronomic traits”的研究論文。該論文成果由國際作物半干旱熱帶作物研究所(ICRISAT)與深圳華大生命科學研究院共同主導,來自全球范圍的21個研究機構組成的科學家團隊協作,對來自45個國家的429種鷹嘴豆品系完成基因組測序,完成了有史以來最大規模的鷹嘴豆全基因組重測序研究。研究成果明確鑒定了該物種耐旱和耐熱的功能基因,為培育高產與抗逆的鷹嘴豆提供了寶貴的遺傳資源。


圖片來源:《Nature Genetics》官網


對干旱、半干旱地區的開發有重要現實意義


        鷹嘴豆為豆目蝶形花科,屬草本植物,主要特點是根系發達,具有較強的耐旱能力,同時根瘤具有極強的固氮能力,是印度和巴基斯坦主要糧食之一,在印度具有廣泛的種植。因為鷹嘴豆有極耐旱的特點,此次鷹嘴豆全基因組重測序研究成果對于我國西北、西南和其他廣大干旱、半干旱地區的開發有重要的現實意義。


        該研究主要繪制了鷹嘴豆在印度和非洲進行起源及擴散歷史,同時為鷹嘴豆的遺傳多樣性及作為馴化和農藝性狀提供的關鍵的見解。對于農業生產而言,這意味著可以培育出高產和抗病抗逆的鷹嘴豆新品種,能夠更好的適應變幻莫測的氣候,及適應于更廣泛的氣候條件種植區域。


        研究項目的聯合負責人及文章通訊作者,深圳華大生命科學研究院副院長劉心博士表示: “這項研究為有助于了解鷹嘴豆的馴化歷史和馴化后表型分化,為鷹嘴豆的種質資源、群體遺傳和作物育種的大規模表征奠定了基礎。”


圖片來源于網絡


圖片來源于網絡


研究覆蓋45個國家的429種鷹嘴豆品系


        本研究選取的鷹嘴豆材料是從全球所搜集的品種代表78%遺傳多樣性,從中鑒定出497萬個特異的SNP位點,超過以往對鷹嘴豆的群體研究。通過主成分、系統進化和群體結構分析,將429份遺傳材料分為野生種、地方品種和栽培品種。通過對不同種群進行比較發現,鷹嘴豆在馴化歷史中丟失了近80%的遺傳多樣性,暗示了人類祖先在其馴化歷史中發揮了巨大的作用。這也表明,利用野生近緣種進行遺傳育種的巨大潛力。


        全球超過90%的鷹嘴豆種植區位于南亞地區,據說干旱和氣溫升高導致全球鷹嘴豆產量損失超過70%。 由于氣溫上升,導致鷹嘴豆作為喜涼作物可能會進一步降低生產力。“全基因組關聯研究確定了13個農藝性狀的候選基因。 例如,我們可以識別基因(例如REN1,β-1,3-葡聚糖酶,REF6),這些基因可以幫助作物耐受高達38℃的溫度并提供更高的生產力,“國際作物半干旱熱帶作物研究所遺傳資源項目主任Rajeev Varshney博士說。


        這項研究還證實,鷹嘴豆是新月沃土(西亞北非地區兩河流域及附近附近一連串肥沃的土地)和地中海地區經阿富汗運到印度,可能在200年后又被重新帶回最初的起源地。這項新的研究推測,鷹嘴豆可能直接從中亞或東非而不是地中海引入新大陸。“我們的研究表明,新月肥沃和地中海是可能的鷹嘴豆的起源的主要中心,埃塞俄比亞是次要的多樣性中心。鷹嘴豆從地中海/新月肥沃到中亞的遷徙路線可能與東非(埃塞俄比亞)和南亞(印度)到中亞的遷徙路線平行。”Rajeev Varshney博士補充說。



        國際作物半干旱熱帶作物研究所總干事Peter Carberry博士說:“這項新發現的遺傳基因和資源,將使育種科學家增加更多種質資源和候選基因的使用,以培育改良適應氣候變化的新品種,有助于提高發展中國家農業發展的生產力和可持續性。”


        該項目的聯合負責人,華大集團首席執行官,華大研究院院長徐訊博士說:“華大非常高興華大在過去10年左右與ICRISAT長期良好合作產生了豐碩的成果,希望能與ICRISAT合作開發具有抗干旱和耐熱性的適應于印度和非洲等地區廣泛種植的鷹嘴豆品種,并期待在未來幾年內開展更多激動人心的項目。”


小編注:華大一直致力于生命科技前沿領域的探索與研究,并廣泛與全球頂尖科研院所及機構合作,學術成果位居產業前列。截至當前,華大在全球頂級學術期刊上發表論文超過330篇,曾被頂級學術期刊《Nature》評為“世界領先的遺傳學研究中心”和“基因組學、蛋白質組學和生物信息分析領域的領頭羊”。


        深圳華大生命科學研究院作為華大創新發展的驅動器,已擁有世界領先的大規模測序、生物信息、高通量質譜、農業基因組、蛋白組等技術和大型數據處理超級計算中心,并擁有世界一流水平的科研隊伍,開展了一系列與重要動植物、人類健康、環境與能源等領域相關的組學研究,致力于推動生命健康、基因組學、農業育種等領域的發展,始終走在生物科學研究前沿,推動生命科學研究及相關產業發展。

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