打破校史!地方强校,登上 Cell 顶刊

近日,上海师范大学黄学辉教授、中国农科院深圳基因组所黄三文研究员、中科院分子植物卓越中心韩斌院士、中科院遗传所李家洋院士合作在国际著名学术期刊《Cell》发表了题为“The integrated genomics of crop domestication and breeding”的综述文章。这是上海师范大学作为第一单位发表的第一篇《Cell》论文

该论文系统梳理了近十年作物遗传学领域重要的研究进展,包括对作物遗传信息的读取(作物参考基因组和群体基因组的构建)、解读(训化和育种过程中重要基因的发掘鉴定)和改造(从头驯化、基因组设计及合成生物学),并对该领域的未来发展进行了展望。

研究人员收集了大量代表性的育成种、地方种和野生种材料,通过基于短序列比对的重测序分析和基于从头组装的泛基因组学分析,全面地鉴定到了基因组上各类序列多态,包括单碱基替换、插入缺失和结构变异。

另外,有趣的是,研究人员还观察到了平行进化的现象——在不同作物的微进化历程中,同一个基因会不约而同地被不同地区的人类祖先选中驯化或改良的靶点。

有了重要基因功能信息、基因组学工具和基因编辑技术,如今从头驯化(将野生植物从头改造成栽培植物)或重驯化(选择已有作物的野生种重新改造)已经成为可能,遗传改良的效率和潜力也大大提升,近年来已有多个例证。

在水稻中,李家洋团队对异源四倍体野生稻中多个关键的驯化改良基因进行了基因编辑,实现了快速的从头驯化,开辟了全新的作物育种方向。

在土豆中,黄三文团队通过基因组设计育种与基因编辑技术相结合,首次培育出了高纯合的二倍体马铃薯自交系和杂交马铃薯品系“优薯1号”,实现了用二倍体育种替代四倍体育种、用杂交种子繁殖替代薯块繁殖的梦想。

在更远的未来,作物遗传改良中颠覆性的创新突破将依靠跨物种的“功能模块”共享。C4光合途径、共生固氮等模块的深度拆解和合成生物学技术的发展将为这些愿景的实现提供可能。

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