大豆圖形結構泛基因組分析。中國科學院遺傳與發育生物研究所供圖
光明日報北京6月18日電記者從中國科學院遺傳與發育生物學研究所獲悉，該所田誌喜等科研團隊取得了大豆泛基因組的最新研究進展，成果於北京時間17日23時在線發表於學術期刊《細胞》上。
該項成果不僅在大豆育種等方面有重要作用，更突破了傳統線性基因組的“存儲”形式，在植物中首次實現了基於圖形結構基因組的構建，將引領全新的下一代基因組學研究思路和方法，被審稿人稱為“基因組學的里程碑工作”。
田誌喜介紹，傳統的基因組學在描繪基因組的時候，習慣將不同鹼基以線性的形式標註於染色體上，且多基於一個參考基因組來獲取一個物種的基因信息。但是由於一個物種中不同個體間存在遺傳變異，線性基因組這種表達方式不能同時體現不同個體的遺傳變異情況，極大地限制了對不同個體遺傳變異的鑑定和分析。因此，構建囊括一個物種所有遺傳信息的新型形式的泛基因組，已成為當前基因組學研究的重要任務和前沿挑戰。
田誌喜研究團隊一直致力於大豆基因組的研究。他們在對大豆種質資源的深度重測序和羣體遺傳學分析中發現，不同大豆種質資源之間存在較大的遺傳變異，單一或少數基因組不能代表大豆羣體的所有遺傳變異。
為此，田誌喜研究團隊聯合該所梁承志和朱保葛研究團隊、中科院分子植物科學卓越創新中心韓斌院士團隊、上海師範大學黃學輝教授團隊以及北京貝瑞和康生物技術有限公司相關人員，對來自世界大豆主產國的2898個大豆種質材料進行了深度重測序和羣體結構分析，精心挑選出26個最具代表性的大豆種質材料，包括3個野生大豆、9個農家種和14個現代栽培品種。
研究團隊利用最新組裝策略，對26個大豆種質材料進行了高質量的基因組從頭“組裝”和精確註釋，並在此基礎上，結合已經發表的幾個大豆種質材料的基因組，開展了系統的基因組比較，構建了高質量的基於圖形結構泛基因組，挖掘到大量利用傳統基因組不能鑑定到的大片段結構變異。
經深入分析發現，結構變異在重要農藝性狀調控中發揮重要作用：HPS基因的結構變異調控大豆種皮亮度變化；野生與栽培大豆CHS基因簇的結構變異是導致種皮顏色由黑色向黃色馴化的主要原因；SoyZH13_14G179600基因結構變異導致了其在不同種質材料中基因表達的差異，可能與調控大豆缺鐵失綠症有關。此外，研究還鑑定到15個結構變異導致了不同基因間的融合，這為新基因的產生研究提供了重要線索。
有評論認為，這一成果不僅具有重要的育種和生產價值，將為大豆研究提供了極為重要的資源和平台，推進大豆分子設計育種，同時還為過去已經開展的大量重測序數據提供了一個全新的分析平台，將使得這些數據獲得“第二次生命”。（記者 齊芳）