泛基因组是一个物种中所有个体基因组信息的总和，构建泛基因组可以有效解决单一参考基因组带来的遗传信息分析偏差。超级泛基因组代表一个属内所有物种的基因组信息，尤其蕴含了野生种中丰富的基因组变异，是对泛基因组的进一步扩展，在远缘杂交和基因发掘等方向具有重要应用前景。稻属隶属于禾本科的稻亚科,包括2个栽培稻种和21个野生稻种。其中，野生稻为栽培稻近缘物种，是现代水稻品种遗传改良和种质创新的基因宝库，具有重要的挖掘价值。
2024年11月19日，江西省农业科学院江西省超级水稻研究发展中心颜龙安院士团队联合河北大学杜会龙教授团队在Nature子刊《Nature Communications》(自然-通讯)上在线发表了题为Genome evolution and diversity of wild and cultivated rice species的研究成果，成功绘制了首个稻属最全超级泛基因组图谱。
该研究组装了稻属13个近乎完美的野生稻种的基因组，并结合已公开的普通野生稻、亚洲栽培稻和非洲栽培稻基因组，构建了包含101723个基因家族的稻属超级泛基因组。其中，稻属共有的核心基因家族仅占9.84%，共鉴定到63881个栽培稻中尚未发现的新基因家族，使可利用的水稻基因扩大了1.7倍。同时，基于高质量的基因组图谱，首次在基因组水平重构了稻属的进化关系。
本研究从不同材料中鉴定到2781-10656个插入序列、2680-10419个缺失序列、4-52个易位以及7-22个大倒位等结构变异，首次从基因组变异和等位变异水平解析了野生稻与栽培稻的多样性。结合基因组注释和RGAugury等多种方法在稻属中共鉴定到7048个抗病基因，其中栽培稻有237个抗病基因家族，野生稻有384个基因家族。这揭示了栽培稻的抗病基因倾向于成簇存在，而野生稻则主要以单个形式存在的分布规律。除此之外，还在野生稻中鉴定到207个串联重复基因，其中36个与产量、抗性、品质、生育期、营养元素高效利用，以及生物和非生物胁迫耐受性相关。
该研究构建的稻属超级泛基因组极大地扩展了水稻遗传改良的基因池。这对野生稻种质创新利用具有重要理论意义和应用价值，同时为稻属进化和驯化研究提供了新的见解。
江西省农业科学院江西省超级水稻研究发展中心龙伟雄博士为论文第一作者，河北大学何强研究员、硕士研究生王旖焘为论文的共同第一作者，中心谢红卫研究员为论文的最后通讯作者，河北大学杜会龙教授、中心蔡耀辉研究员、龙伟雄博士为论文的共同通讯作者，颜龙安院士参与指导了该项研究。该研究得到国家水稻产业技术体系、国家重点研发计划、国家自然科学基金、江西省技术创新引导项目等项目资助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54427-3
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