印度香米為什么特別香?納米孔測序技術來解釋一下

【字體: 時間:2020年02月07日 來源:生物通

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  紐約大學的研究人員近日利用Oxford納米孔測序技術,生成了兩種basmati水稻地方品種的基因組,包括巴基斯坦的耐旱品種Basmati 334和伊朗的昂貴品種Dom Sufid。

  

水稻是一種重要的農作物,原產于中國和印度。水稻通常分為兩種主要品種:秈稻和粳稻,但近期的研究又發現了兩個遺傳上不同的品種:aus(一種主要產于孟加拉國的水稻)和basmati(香稻,包括印度香米和泰國香米)。印度香米產于印度北部地區,以細長的形狀和濃郁的香味而聞名,其米粒長度至少有7.1毫米。

紐約大學的研究人員近日利用Oxford納米孔測序技術,生成了兩種basmati水稻地方品種的基因組,包括巴基斯坦的耐旱品種Basmati 334和伊朗的昂貴品種Dom Sufid。通過分析這些基因組,他們鑒定出粳稻中從未發現的變異,發現了basmati稻和aus稻混合的證據,并揭開了basmati稻的三大地理區域。這些成果發表在《Genome Biology》雜志上。

文章第一作者、紐約大學博士后Jae Young Choi表示:“水稻是世界上最重要的糧食之一,而香米又是最具標志性且最珍貴的水稻品種!毖芯咳藛T認為,這項成果有助于培育水稻的抗旱性或抗病性。

研究人員利用Oxford Nanopore Technologies的長讀長測序平臺對兩個basmati水稻品種進行測序,Basmati 334的基因組覆蓋度達到62倍,而Dom Sufid的覆蓋度達到51倍。在利用納米孔和Illumina測序片段進行基因組polish后,他們分別生成了386.5 Mb和383.6 Mb的基因組組裝。

將這些基因組草圖于東亞的粳稻參考基因組進行比對后,他們發現三個水稻品種之間的宏觀共線性(macrosynteny)水平高,除了basmati品種的六號染色體發生了倒置。不過,他們還發現了水稻中的單核苷酸變化、插入缺失以及重復擴增。例如,Dom Sufid品種的BADH2區域有8個堿基對的缺失,這與水稻品種的香氣有關。

通過比較水稻的基因組,研究人員追溯了basmati品種的起源。他們通過建模發現,basmati水稻主要來源于粳稻,但出現了來自aus水稻的基因流動。他們的分析表明,在某一時期aus、basmati和粳稻品種分離,但之后又發生了基因流動。

對于basmati水稻,分析表明存在三個遺傳亞群,這與地理位置基本一致:不丹/尼泊爾、伊朗/巴基斯坦以及印度/孟加拉國/緬甸。研究人員指出,不丹/尼泊爾和伊朗/巴基斯坦亞群都有混合種群的遺傳特征,而印度/孟加拉/緬甸亞群則更為明顯,可能經歷了來自aus水稻的基因流動。

在對這兩種basmati水稻品種進行測序后,研究人員還計劃與育種人員合作,鑒定關鍵基因和分子標志物,幫助人們開發出新的水稻品種。

紐約大學的生物學教授Michael Purugganan表示:“Basmati 334水稻品種能夠抵御干旱條件和白葉枯病,在擁有了它們的序列之后,我們可以鑒定出與這些寶貴性狀相關的基因?紤]到氣候變化帶來的挑戰以及對全球糧食安全的影響,抗旱性是我們特別感興趣的!保ㄉ锿 薄荷)

原文檢索

Choi, J.Y., Lye, Z.N., Groen, S.C. et al. Nanopore sequencing-based genome assembly and evolutionary genomics of circum-basmati rice. Genome Biol 21, 21 (2020). https://doi.org/10.1186/s13059-020-1938-2

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