我国在牧草领域完成第一个基因组测序
时间：2020-01-09来源：科技日报
在我国西南地区海拔1600米至3100米的森林边缘地带及山坡草地上，有一种其貌不扬的草，名叫“鸭茅”。这种不起眼的小草，却是世界四大广泛栽培的禾本科牧草之一，不仅可用于青饲、青贮或调制干草，还因适应能力强、抗旱、耐瘠薄等，在边际土地及石漠化深度贫困区草牧业发展中发挥着重要作用。
1月9日，记者从四川农业大学获悉，该校张新全教授团队已完成了鸭茅全基因组测序工作，这是我国在牧草领域完成的第一个基因组测序，将为选育出更多优质、高产、适应性强的牧草提供有力保障。
阳光灿烂、雨水充足的夏季是不少植物“疯长”的季节，但对于鸭茅却格外难熬。高温高湿环境下，危害它生长的主要病害之一锈病极易滋生、蔓延，严重影响鸭茅的饲草产量和品质。过去，科学家主要用传统育种方法改良鸭茅的产量、品质和抗性，但培育一个新品种的需要约15年时间，效率底下。但借助分子育种的新技术，利用分子标记辅助选择技术（MAS）和基因编辑技术可大大加快育种进程，把育种周期缩短为8-10年，这都需要鸭茅的基因组信息库作为支撑才能实现。
2000年起，张新全教授带领团队投身构建鸭茅基因组信息库的新领域中。可这项课题的难度却给了他们当头一棒，由于牧草基因组大、重复序列及杂合度都较高，这增加了基因组序列构建的难度，且我国尚未有牧草基因组的相关报道，无成功经验可借鉴。团队整整花了3年时间，团队试图利用二代测序的方法构建基因组序列，结果却大失所望。随后在团队张新全、黄琳凯教授的带领下，研究人员重新组建了植物遗传学、分子生物学、生物信息学等多学科交叉的攻关小组。经过在全球范围征集丰富种质资源，及采用测序新技术并融合生物信息学技术的攻关，鸭茅的全部40088个基因终于如同一幅画卷在团队眼前徐徐展开。
目前，张新全教授团队已在植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal(植物生物技术)》在线发表了题为《鸭茅参考基因组组装为其系统进化和开花分子机制提供新的见解》的研究论文，首次公布了鸭茅的高质量参考基因组，这是我国第一个公布的牧草参考基因组。“这是一个质量较好的鸭茅基因组数据库，其相关质量指标是黑麦草基因组的50倍以上。”该论文第一作者四川农业大学黄琳凯教授表示，此前牧草领域全球范围内仅有三叶草和黑麦草基因组数据库，此次完成的鸭茅基因组包含了40088个基因，其中有1173个基因家族是鸭茅特有基因。“这些特有基因大多和草类植物适应能力强、抗旱耐寒相关，通过比较发现鸭茅和小麦较为近缘。因此，这些基因资源也可用于近缘作物小麦抗寒、抗旱等品质的遗传改良技术中。”他说。
如今，鸭茅基因组数据库已经开始在科研工作中发挥作用，其数据库网站已于去年8月上线，访问量近5000次。目前已有包括复旦大学、新西兰皇家科学院农业研究所等在内的中外学者访问网站，进行相关基因位置及表达的查找。