中国农业科学院麻类研究所(中国农业科学院麻类研究所地址)

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2022年8月18日，中国农业大学李自超教授/张洪亮教授团队，中国农业科学院/安徽农业大学黎志康研究员团队和华大基因科研合作部等团队在Journal of Advanced Research在线发表了题为Selective and comparative genome architecture of Asian cultivated rice (Oryza sativa L.) attributed to domestication and modern breeding的研究论文。该研究解析了自然和人工选择在驯化和现代育种过程中的基因组印记及其共同塑造粳稻和籼稻两个亚种群体和基因组分化的作用，揭示了水稻在驯化和现代育种过程中基因组水平的进化演化机制，研究结果支持亚洲栽培稻的多重独立驯化模型。该研究论文延续使用了xian(i)/geng(j)的命名系统。

该研究解析了504份栽培稻和456份野生稻的基因组和群体结构，结果表明籼粳两个亚种间的分化一部分来自驯化前其野生群体间分化的基础效应，一部分来自驯化和改良期间的自然选择和人工选择‍。首次构建了3D分化模型以解析驯化及现代育种中自然选择及人工选择对群体分化的作用强度，结果表明自然选择对籼粳亚种间的分化作用远高于人工选择，其中42%来自于驯化之前普通野生稻原始驯化群体间，58%发生于驯化期间粳稻向其原始驯化群体以外的环境扩散时‍。‍

分析驯化和育种改良的全基因组选择印记表明，籼稻和粳稻在驯化和现代育种过程中对产量和适应性的选择方向是一致的；然而，由于基因间的补偿效应以及对籼粳亚种驯化和育种上的相对独立性，整个基因组多以KEGG通路节点和基因家族的趋同选择为主，受到趋同选择的基因比例较低‍。基于Ka/Ks分析驯化和育种过程中基因的变异及选择表明，两个过程均以聚合野生群体已有优异等位变异并排除有害新变异为主；而少数位点上有利新变异多与环境适应性有关，有利新变异受到选择保留下来以利于栽培稻向更大范围的地理区域扩散种植。

综合栽培稻和野生稻的群体多样性、群体结构、基因组选择印记以及泛基因组（图）分析结果，结合已报道的研究证据，研究人员提出了一个新的假设：亚洲栽培稻最早的驯化事件发生在中国，在随后的很长一段时间内，亚洲栽培稻的不同类群在不同地点和时间经历了多次独立驯化过程。

图. 栽培稻和野生稻种群的泛基因组分析

中国农业大学已毕业博士王学强、中国农业科学院作物科学研究所王文生研究员、华大基因信息分析高级工程师太帅帅和高强博士以及安徽农业大学黎珉副教授为本文的第一作者，中国农业科学院作物科学研究所黎志康研究员、中国农业大学张洪亮教授和李自超教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、比尔及梅琳达·盖茨基金会、国家科技支撑计划、国家重点基础研究发展计划（948计划、973计划）等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jare.2022.08.004

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