2024-02-27
01、我國農業資(zi)源(yuan)普查現狀
農(nong)業(ye)(ye)(ye)(ye)資(zi)源(yuan)(yuan)是(shi)保障糧食和(he)重要農(nong)產品穩定安全(quan)供給的戰略性(xing)資(zi)源(yuan)(yuan)。2021年(nian)，農(nong)業(ye)(ye)(ye)(ye)農(nong)村部(bu)啟動新中國(guo)成立以(yi)來規模(mo)最(zui)大、覆蓋(gai)范(fan)圍最(zui)廣的全(quan)國(guo)農(nong)業(ye)(ye)(ye)(ye)資(zi)源(yuan)(yuan)普查，經過3年(nian)努(nu)力，我國(guo)農(nong)業(ye)(ye)(ye)(ye)資(zi)源(yuan)(yuan)家(jia)底全(quan)面摸清。普查新收(shou)集(ji)的農(nong)業(ye)(ye)(ye)(ye)資(zi)源(yuan)(yuan)將全(quan)部(bu)收(shou)入國(guo)家(jia)農(nong)業(ye)(ye)(ye)(ye)農(nong)業(ye)(ye)(ye)(ye)資(zi)源(yuan)(yuan)庫，開展(zhan)精準鑒定，挖掘(jue)一批高產優(you)質、抗逆抗病等(deng)優(you)異資(zi)源(yuan)(yuan)。
02、如何用分子手段保(bao)護與利用農業資源 2023年中央一(yi)號文件首(shou)次提出加(jia)快生物(wu)(wu)育(yu)(yu)種(zhong)商業化步伐(fa)，重視(shi)生物(wu)(wu)育(yu)(yu)種(zhong)帶來(lai)的產業變革，其關于“加(jia)快生物(wu)(wu)育(yu)(yu)種(zhong)商業化步伐(fa)”的定調既符合糧食安全的大局觀。分(fen)子育(yu)(yu)種(zhong)技術(shu)將生物(wu)(wu)遺傳學理論與常規育(yu)(yu)種(zhong)相結合，分(fen)子育(yu)(yu)種(zhong)技術(shu)通(tong)過(guo)標記目(mu)的基因進行性狀改良，為實現(xian)對(dui)基因型的直接(jie)選擇提供(gong)了可能。 新品種基因(yin)(yin)組(zu)組(zu)裝：基因(yin)(yin)組(zu)De novo 資源管(guan)理：DNA指(zhi)紋圖(tu)譜、核(he)心種質篩選 資源整(zheng)理(li)與分類：群(qun)體進化、家系鑒定 農業資源優(you)良基(ji)因(yin)挖掘：基(ji)因(yin)組(zu)性(xing)狀定位(wei)（GWAS、選擇性(xing)清除分析(xi)、BSA、遺(yi)傳圖譜）并結合轉錄組(zu)、蛋白(bai)組(zu)、代謝組(zu)等確(que)定候選基(ji)因(yin)。 2.1、新品種(zhong)基因組組裝 基因組(zu)是生命的源代碼，是細胞內所有的遺(yi)傳信(xin)息的總和，是指(zhi)導物種(zhong)生長、發育和繁衍的基本程序(xu)。基因組(zu)De novo可以獲得(de)動植物的全基因組(zu)序(xu)列，對于物種(zhong)適應進化、保護瀕危(wei)物種(zhong)等推進下游一(yi)系列研究(jiu)的順利開展。 表1 T2T基(ji)因組(zu)研究現狀 2.2、農(nong)業資源管理 通過重測(ce)(ce)序等方式(shi)將樣本資(zi)源(yuan)(yuan)轉化為種(zhong)(zhong)質(zhi)數(shu)字化資(zi)源(yuan)(yuan)，基于(yu)變異(yi)(yi)檢測(ce)(ce)得到高密度的分子標(biao)記位點(dian)，利用高密度的分子標(biao)記構建(jian)以(yi)最(zui)少數(shu)量(liang)的遺傳資(zi)源(yuan)(yuan)最(zui)大限度保(bao)存整個群體遺傳多樣性(xing)的核(he)心合集，從基因角度為種(zhong)(zhong)質(zhi)篩(shai)選和(he)保(bao)存提供參考，實現(xian)優良種(zhong)(zhong)質(zhi)挖掘，達到高效利用物種(zhong)(zhong)變異(yi)(yi)的目的。并(bing)且可以(yi)基于(yu)其中的核(he)心位點(dian)構建(jian)DNA指(zhi)紋圖譜，更(geng)好的保(bao)存和(he)鑒(jian)別核(he)心種(zhong)(zhong)質(zhi)資(zi)源(yuan)(yuan)。 表2 種質資源管理推薦(jian)方案 2.3、資源整理與分類 采用(yong)重測序(xu)、簡化測序(xu)的(de)方(fang)法獲取未知群體(ti)的(de)SNP，基于群體(ti)結(jie)構(gou)、遺(yi)傳多(duo)樣性與親緣(yuan)關系(xi)分析等多(duo)種計算相(xiang)結(jie)合的(de)方(fang)法構(gou)建鑒定模型，最終實現高準確(que)率的(de)家系(xi)鑒定。 表3 資(zi)源(yuan)整理與(yu)分類推(tui)薦方案 2.4、農業(ye)資(zi)源優(you)良基(ji)因挖掘研究(jiu)思路 農業資(zi)源精(jing)準(zhun)鑒定(ding)與基因(yin)挖掘是(shi)(shi)從(cong)源頭上實(shi)現種(zhong)業創新(xin)、保障(zhang)糧(liang)食安全的(de)(de)根本路(lu)徑，是(shi)(shi)生物(wu)育種(zhong)重(zhong)(zhong)(zhong)點攻(gong)關的(de)(de)關鍵技術(shu)之一。通(tong)過(guo)基因(yin)定(ding)位進行輔助育種(zhong)選育生長(chang)快、品質優(you)、抗(kang)逆(ni)性好的(de)(de)品種(zhong)可以有效縮短育種(zhong)年限，精(jing)準(zhun)重(zhong)(zhong)(zhong)要性狀(zhuang)選育是(shi)(shi)促(cu)進農業資(zi)源健康、可持續發(fa)展的(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)要手段。可以通(tong)過(guo)群(qun)體性狀(zhuang)定(ding)位與其他組(zu)(zu)(zu)學相結合，達到多組(zu)(zu)(zu)學精(jing)細定(ding)位并互相驗證的(de)(de)目的(de)(de)。派森諾精(jing)心(xin)整(zheng)理(li)了多組(zu)(zu)(zu)學研(yan)究思路(lu)、多組(zu)(zu)(zu)學高分(fen)文章解讀，希望可以在研(yan)究方向上幫(bang)助到各位老師！ 多組學農業資(zi)源(yuan)優良基因研究方向概覽
03、派森諾多組學-農(nong)業資源保護與(yu)性狀定位(wei)成(cheng)功案(an)例 派(pai)森(sen)諾與(yu)中(zhong)國科(ke)學院(yuan)分子植(zhi)物科(ke)學卓越(yue)創(chuang)新(xin)中(zhong)心巫永睿研(yan)(yan)究(jiu)團隊在國際期刊《Nature》發表新(xin)研(yan)(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)果(guo)！本研(yan)(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)功從野生玉(yu)米(mi)中(zhong)克隆出控制玉(yu)米(mi)高(gao)蛋白品質形成(cheng)(cheng)和氮素高(gao)效利用的關鍵(jian)變異基因THP9，能顯(xian)著提高(gao)雜交(jiao)種籽粒蛋白含量。 實驗(yan)材料 檢測(ce)20個野(ye)生玉米(mi)(mi)中游(you)離氨(an)基酸和蛋(dan)白(bai)含量，基于高(gao)蛋(dan)白(bai)含量的野(ye)生玉米(mi)(mi)（Teosinte）與B73自交系(xi)雜交構(gou)建(jian)高(gao)世代近(jin)等(deng)基因系(xi)群體，分別對(dui)群體BC4、BC6、BC8以(yi)及(ji)BC9進(jin)行遺傳群體的測(ce)序與蛋(dan)白(bai)含量性狀(zhuang)定位，并使(shi)用(yong)GWAS進(jin)行定位分析兩(liang)種定位方法互(hu)相驗證，最后對(dui)候選基因進(jin)行功能驗證。 多組學(xue)技術手段 代謝組、蛋白組、基因組（De novo+BSA+GWAS）、轉(zhuan)錄組 研究思路 研究(jiu)結果 本研究(jiu)收集了20個(ge)野生玉米種(zhong)，從中篩(shai)選出(chu)一個(ge)高蛋白含量的代表株，Ames 21814，基(ji)于HiFi數據和Hi-C數據成(cheng)功組(zu)裝出(chu)該(gai)野生玉米高雜(za)合的復雜(za)基(ji)因(yin)組(zu)。 此外本研究成功攻克野生(sheng)玉(yu)米與現代(dai)玉(yu)米B73雜交單向不親和難題，構(gou)建(jian)了(le)(le)超F10的(de)高(gao)世(shi)代(dai)近等基(ji)因系家系群(qun)(qun)體(ti)，并對群(qun)(qun)體(ti)BC4（n=500）中的(de)高(gao)低蛋白含量的(de)子代(dai)構(gou)建(jian)了(le)(le)DNA混池(chi)，進(jin)(jin)行了(le)(le)BSA混池(chi)關(guan)聯分析，定位(wei)到Chr.9上的(de)130Mb-160Mb的(de)區域，該(gai)區域包(bao)含了(le)(le)315個(ge)Teosinte滲入(ru)基(ji)因，該(gai)位(wei)點被命名為(wei)TEOSINTE高(gao)蛋白9。此外，又(you)對BC6（n=1314）以及(ji)BC8（n=1344）群(qun)(qun)體(ti)同樣進(jin)(jin)行了(le)(le)BSA混池(chi)關(guan)聯分析，驗(yan)證了(le)(le)BC4群(qun)(qun)體(ti)定位(wei)結果。后續又(you)利用(yong)構(gou)建(jian)的(de)BC9 (n?=?2,000) 群(qun)(qun)體(ti)進(jin)(jin)行了(le)(le)精細定位(wei)，最終將后續區域縮小到150 kb范圍內，包(bao)含有3個(ge)候選基(ji)因。
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