Science|新组装、注释的 26 个不同玉米遗传系基因组，为高产、抗逆玉米育种奠定基础

爱荷华州艾姆斯——新组装的 26 个不同玉米遗传系的基因组说明了该作物丰富的遗传多样性，可以为更好地了解农民所珍视的作物性状的遗传机制铺平道路。

马修·赫福德(Matthew Hufford)是一项详细研究26种玉米基因组的第一作者。赫福德说，玉米中存在的纯粹遗传多样性为基因组的组装制造了障碍。大约85%的玉米基因组是由重复的模式组成的

发表在《科学》杂志上的一篇文章详细介绍了这 26 个基因组的图谱，该研究的第一作者、爱荷华州立大学生态学、进化和有机体生物学副教授马修·赫福德说，这些基因组将帮助科学家拼凑起来揭开玉米遗传学之谜。 使用这些新的基因组作为参考，植物科学家可以更好地选择可能导致更好的作物产量或抗逆性的基因。

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“它可以让你更准确地了解是什么导致了性状的变异，”赫福德说。 “如果育种者真的想选择正确的变异来产生他们感兴趣的性状，而他们对导致该性状变异的遗传原因只有模糊的看法，那么他们就是双手被绑在背后工作 . 所以我们给他们提供了更多的信息。”

第一个被绘制的玉米基因组是被称为 B73 的遗传系，这是在爱荷华州开发的一个系。 ISU植物科学研究所所长Patrick Schnable； 和冷泉港实验室的兼职教授兼美国农业部研究科学家 Doreen Ware 领导了组装基因组的工作，该工作于 2009 年完成。从那时起，B73 一直作为玉米的主要参考基因组，还有一些额外的基因组 组件仅在最近几年才可用。 这意味着科学家对 B73 中不存在的其他玉米基因组中的基因序列了解有限。

“虽然第一个基因组非常宝贵，提供了初始零件清单和部分接线图，但我们知道它并不完整，”韦尔说。 “开发其他基因组参考以了解重要农业特征背后的遗传结构至关重要。”

但新研究中绘制的 26 个基因组涵盖了广泛的遗传多样性，从爆米花到甜玉米，再到来自各种地理和环境条件的大田玉米。 这为科学家们将玉米遗传学结合起来寻找可能导致更好作物性能的目标提供了更多的参考数据。

遗传多样性构成挑战

Hufford 说，玉米中存在的绝对遗传多样性为新基因组的组装创造了主要障碍。 他说，85% 的玉米基因组由转座因子或在整个基因组中重复的模式组成。 Hufford 将这些可转换元素比作拼图，其中绝大多数拼图都是单一颜色。 所有这些重复使得很难弄清楚这些部分是如何组合在一起的。

“如果你找不到一种独特的颜色或形状来告诉你把拼图放在哪里，你就处于一个受伤的世界，”赫福德说。 “但如果你得到具有独特功能的稍大的拼图，那就可以简化这个过程。”

Hufford 说，技术进步为研究人员提供了克服这些障碍所需的工具。 新的测序技术允许更长的序列读取，这意味着拼图的部分更大，更有可能包含允许科学家正确排列它们的线索。

Hufford 说，新技术甚至可能允许组装泛基因组或包含玉米中所有多样性的基因组参考。 他将这种努力称为这一研究领域的“下一个前沿”。

该研究由美国国家科学基金会植物基因组研究计划资助。 该论文共有 46 位作者，他们来自爱荷华州的 Hufford 和 Jianming Yu 实验室以及其他几个机构，包括同样位于爱荷华州的美国农业部资助的基因组数据库 MaizeGDB； 佐治亚大学首席首席研究员 Kelly Dawe 小组； 美国农业部的联合 PI Doreen Ware 小组； 纽约冷泉港实验室和明尼苏达大学的共同 PI Candice Hirsch 小组。

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