Nature Food | 彩色大米基因组助力特种水稻的农艺性状改良

彩色大米，尤其是黑米，可以提供天然色素，对人们的健康非常有益，但是彩色大米品种都有生育期长，产量低等缺点。为指导彩色大米品种选育和改良，高质量的彩色大米基因组信息则显得尤为重要。近日，来自阿卜杜拉国王科技大学等7家单位的科研人员在Nat Food杂志发表了题为“Multi-omics resources for targeted agronomic improvement of pigmented rice”的科研短文，报道了彩色大米基因组组装及品种改良的故事。

在报道中，研究人员首先使用三代测序技术，组装了三个黑米和两个红米品种的高质量基因组（图1）。通过对其余46个彩色大米种质进行重测序，研究人员将51份彩色大米种质分为4个亚群，Geng-japonica，Xian-indica，circum-Aus和circum-Basmati（图2）。

研究人员后续对63份彩色大米种质进行代谢组和离子组的测定及分析（图3），共鉴定到了625种代谢物和22种金属离子。研究人员发现在黑米中有相对更多的芳香族代谢物和脂质积累，棕米中则有更多的微量元素积累，如锌，铜，硒离子等。

虽然彩色大米有营养元素优势，但是生育期长，产量低是农户不愿意种植的主要原因，因此，研究人员在研究中选择了Cempo Ireng这一棕色大米种质进行了生育期改良实验探索。首先他们建立了基于Cempo Ireng基因型的遗传转化体系（图4），通过比较基因组选择了Cempo Ireng基因组中Hd2，Hd4和Hd5这三个花期的负调控因子进行CRISPR-Cas9基因编辑，成功创制了早花的彩色大米种质（图5）。

以上的工作组装了基因组，建立新的遗传转化体系，创制了全新的育种种质，对于育种家和农户而言，都是非常重要资源。

全文链接:

https://doi.org/10.1038/s43016-023-00742-9

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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