破纪录！2023年我国植物领域发表9篇Nature Genetics

截至2023年9月11日，2023年中国学者（通讯作者/第一作者）在Nature Genetics 共计发表10项植物相关的论文，系统盘点这些成果：

【1】2023年9月7日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌和中国水稻研究所杨仕华研究员为论文共同通讯在Nature Genetics 在线发表了题为“Structure and function of rice hybrid genomes reveal genetic basis and optimal performance of heterosis”的研究成果，该研究收集了2839份杂交水稻种质资源，这些资源覆盖了整个中国杂交水稻育种历史，也是迄今为止已报道的最大规模杂交稻种质资源集。从中，18份代表性杂交稻材料被挑选用于构建包含万份个体的F2群体。基于这些材料的基因型和表型数据，该研究从时间维度上评价了过去半个世纪的杂交育种成就，鉴定改良育种的分子印迹，量化改良育种关键位点的显性度和表型贡献率，总结育种遗传规律，深入解析亚种间杂种优势遗传基础，并构建了基因组选择模型，以便快速筛选优良杂交组合，缩短杂交育种周期。该研究立足于杂交育种的优良材料，提炼和归纳理论基础，再利用理论反哺实践，为推动杂交水稻育种技术的革新提供了理论指导和宝贵的资源。

【2】8月28日，中国农科院农业基因组研究所黄三文团队、英国The Sainsbury Laboratory研究所（TSL）Jonathan D. G. Jones院士团队、韩国首尔大学的Kee Hoon Sohn团队和中国科学院微生物研究所的林啸团队合作在Nature Genetics 杂志发表题为“Solanum americanum genome-assisted discovery of immune receptors that detect potato late blight pathogen effectors”的研究论文，该研究解析了四份光果龙葵 (Solanum americaum) 材料的高质量参考基因组，建立了光果龙葵-致病疫霉的ETI (Effector-Triggered Immunity) 全景图，并成功克隆到3个新的马铃薯晚疫病免疫受体及其对应的病原无毒蛋白。

【3】2023年7月27日，华中农业大学邢永忠团队在Nature Genetics 在线发表题为“Suppressing a phosphohydrolase of cytokinin nucleotide enhances grain yield in rice”的研究论文，该研究挖掘到一个水稻增产的重要基因GY3，该基因可通过调控细胞分裂素的合成，显著增加水稻每穗粒数，将小区产量提高7%~15%，为水稻高产育种提供了重要的基因资源。

【4】2023年6月15日，中国农业大学国家玉米改良中心、玉米生物育种全国重点实验室赖锦盛教授团队在以题为“A complete telomere-to-telomere assembly of the maize genome”在国际知名期刊Nature Genetics 上在线发表了玉米全基因组所有染色体端粒到端粒完整无间隙组装结果，在复杂动植物基因组中第一个实现真正意义上的全基因组完整无间隙组装。该研究是复杂基因组组装领域工程技术研究的重大突破，攻克了复杂动植物基因组组装的最后一道难题，是基因组组装和基因组学研究的一个重要里程碑。

【5】2023年6月8日，Nature Genetics 在线发表了中国农业科学院作物科学研究所刁现民团队完成的题为”A graph-based genome and pan-genome variation of the model plant Setaria“的研究成果，该研究从头组装了110个谷子和狗尾草高质量基因组，绘制了首个狗尾草属变异图谱，构建了首个杂粮作物高质量基因组，鉴定出多个谷子驯化、育种改良相关的位点及关键基因，系统解析了谷子驯化改良的遗传基础以及图基因组在遗传及育种应用中的作用，为作物快速育种提供了重要参考。

【6】2023年4月6日，Nature Genetics 发表了由新疆农业科学院园艺作物研究所牵头，中国农业科学院深圳农业基因组研究所、作物科学研究所、生物技术研究所等团队合作（新疆农业科学院余庆辉研究员、中国农业科学院深圳农业基因组研究所李宏博博士和中国农业科学院生物技术研究所王欢研究员为该论文共同通讯作者。新疆农业科学院李宁副研究员、中国农业科学作物科学研究所博士后贺强为该论文共同第一作者）完成的题为“Super-pangenome analyses highlight genomic diversity and structural variation across wild and cultivated tomato species”的研究论文，该研究绘制了11个野生和栽培番茄的染色体级别高质量基因组图谱，阐明了茄属番茄组（Solanum section Lycopersion ）的基因组演化历史，构建了首个番茄超级泛基因组/图基因组，并进一步在野生番茄中克隆到可大幅提升栽培番茄产量的新基因一个。该研究既是对番茄基因组资源的重要补充，同时也对其它作物基因组学研究和野生种质资源尤其是近缘野生种的利用具有重要启发意义。

【7】2023年3月3日，四川农业大学黄琳凯及武汉大学/北京诺禾致源科技股份有限公司田仕林共同通讯在Nature Genetics 在线发表了题为“Pangenomics identifies structural variation associated with heat tolerance in pearl millet”的研究成果，该研究从全球8个地区收集的394份美洲狼尾草核心种质中选取10份代表性材料，利用Pacbio HiFi等技术进行基因组从头组装，获得了高质量的基因组组装序列，结合一个已报道的基因组构建了首个美洲狼尾草图形泛基因组，发掘到424,085个结构变异（SVs）。比较基因组学和转录组学分析揭示了RWP-RK转录因子家族的扩展，以及内质网(ER)相关基因参与了耐热性。一个RWP-RK基因的过表达导致植物耐热性增强和ER相关基因的快速反激活，支持了RWP-RK转录因子和ER系统在耐热性中的重要作用。此外，该研究还发现，在驯化过程中一些SVs影响了与耐热性相关的基因表达，而围绕ER相关基因的SVs形成了群体对耐热性的适应。总之，该研究提供了一个全面的基因组资源，揭示了耐热性的见解，并为在不断变化的气候下培育更健壮的作物奠定了基础。

【8】2023年2月20日，中国农业大学秦峰团队在Nature Genetics 在线发表题为“Genome assembly and genetic dissection of a prominent drought-resistant maize germplasm”的研究论文，该研究报道了一个优良抗旱玉米种质的基因组组装与遗传剖析。该研究报告了一个突出的抗旱基因型CIMBL55的高质量基因组组装。基因组和遗传变异分析表明，在CIMBL55中发现了108个先前鉴定的抗旱候选基因中的65个有利等位基因，这可能构成了CIMBL55优异抗旱性的遗传基础。值得注意的是，编码一种网状蛋白的ZmRtn16被发现通过促进液泡H+-ATP酶活性来促进抗旱性，这突出了液泡质子泵在玉米抗旱性中的作用。组装的CIMBL55基因组为植物抗旱性的遗传解剖和改进为全球粮食安全提供了支持

【9】2023年1月16日，华南农业大学王海洋，中国农业大学赖锦盛，北京市农林科学院赵久然及河南农业大学陈彦惠共同通讯在Nature Genetics 在线发表题为“De novo genome assembly and analyses of 12 founder inbred lines provide insights into maize heterosis”的研究论文，该研究表明亲本系之间的结构变异(SVs)对玉米杂种优势起着重要作用。对12个玉米自交系(FILs)进行重新组装和分析，揭示了这些自交系之间丰富的遗传变异，通过表达数量性状位点和关联分析，该研究确定了几个SVs有助于不同杂种优势群体的基因组和表型分化。利用91个双交F1杂种，该研究发现F1杂种的优良亲本优势与亲本间SV的数量之间存在很强的正相关，这为杂种优势中遗传互补的普遍作用提供了具体的基因组支持。此外，该研究证明了ZAR1和ZmACO2中的SV以显性方式贡献了杂种优势。总之，该研究结果将促进杂交玉米的基因组育种。

来源：iNature整理

转自：“iPlants”微信公众号

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