黍稷，也稱糜子、黍子、大黃米，是我國最早馴化的主要作物之一。然而，隨著水稻、小麥和玉米等主糧作物的興起，黍稷逐漸成非主要農(nóng)作物，主要種植于亞洲和歐洲的半干旱地區(qū)。

　　近年來，隨著氣候環(huán)境的變化和農(nóng)業(yè)可持續(xù)性與糧食安全的關(guān)注，黍稷因其生長周期短、根系營養(yǎng)吸收能力強、需水量少、適應(yīng)鹽堿脅迫環(huán)境等特點而受到廣泛關(guān)注。然而，目前仍缺乏對黍稷品種資源群體遺傳結(jié)構(gòu)、基因組變異、馴化和育種相關(guān)功能基因等系統(tǒng)性基礎(chǔ)研究，制約了黍稷育種和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　12月1日，記者從中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所獲悉，該所刁現(xiàn)民研究團隊構(gòu)建了黍稷第一個高質(zhì)量泛基因組和遺傳變異圖譜，系統(tǒng)性解析了黍稷品種資源的群體結(jié)構(gòu)、起源演化歷史與基因組馴化特征。研究在分子水平上為證實黍稷是中國單起源的作物，并通過我國西北地區(qū)傳入中亞和歐洲提供了有力證據(jù)。研究還發(fā)掘了139個黍稷重要農(nóng)藝性狀相關(guān)位點和基因，為未來黍稷分子育種和培育突破性品種提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·遺傳學（Nature Genetics）》。

　　構(gòu)建首個黍稷泛基因組和迄今最全面的高質(zhì)量基因組變異圖譜

　　中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所研究員刁現(xiàn)民介紹，研究團隊在對全球來源的516份黍稷核心種質(zhì)資源群體結(jié)構(gòu)進行解析的基礎(chǔ)上，從頭組裝了32份高質(zhì)量基因組，系統(tǒng)解析了黍稷馴化和改良過程中基因組變異，并構(gòu)建了首個黍稷泛基因組和迄今最為全面的高質(zhì)量基因組變異圖譜。

　　刁現(xiàn)民告訴記者，連續(xù)兩年，團隊在14個環(huán)境下對該516份核心種質(zhì)的43個重要農(nóng)藝性狀進行精準鑒定，形成了包含903套數(shù)據(jù)的大規(guī)模表型數(shù)據(jù)庫。將基因組變異和表型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，發(fā)掘出139個與黍稷表型顯著關(guān)聯(lián)的重要性狀相關(guān)位點和524個黍稷馴化育種的選擇信號。團隊同時對多個環(huán)境和性狀進行了表型組分析，批量發(fā)掘了控制重要性狀的控制位點和基因，形成了一個黍稷分子育種的平臺。這些成果為黍稷等禾谷類雜糧作物的基礎(chǔ)研究和資源利用提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也為作物種質(zhì)資源挖掘和利用提供了重要的參考。

　　證實黍稷單起源于中國，并通過我國西北地區(qū)傳入中亞和歐洲

　　研究團隊通過對516份黍稷種質(zhì)資源的深度重測序研究，對其起源與進化進行了全面的群體遺傳學分析，明確了黍稷是中國單一起源的作物并闡明了其傳播途徑。

　　刁現(xiàn)民告訴記者，經(jīng)過對比分析，他們認為黍稷群體結(jié)構(gòu)可分為四個主要類群：C1為我國東部/東北平原、C2中亞/歐洲、C3我國西北高原（主要產(chǎn)區(qū)）和W野生類群。他們發(fā)現(xiàn)中亞/歐洲群的材料與甘肅和新疆栽培品種的遺傳結(jié)構(gòu)相似，證實了黍稷的單起源理論，并為黍稷經(jīng)由河西走廊并經(jīng)由我國新疆傳播至中亞與歐洲提供了理論基礎(chǔ)。

　　“如果說野生的和栽培的混到一塊兒，那現(xiàn)在的栽培種有可能是多起源的。目前看來，野生種跟三類栽培種明顯分開，說明黍稷從野生到栽培就一次過渡。那就證明它是單起源的?！钡蟋F(xiàn)民解釋說，“而且我們國家黃土高原一帶的品種，也就是C3類和野生的黍子很接近，這就說明黍稷最早起源在我們國家的黃土高原，向東傳播至我們的華北、東北地區(qū)；向西傳播，經(jīng)過新疆到達了歐洲。野生種馴化為C3類型，進而形成C2和C1類型，分化順序和傳播路徑都清楚了?！?/p>

　　為未來生物育種奠定理論基礎(chǔ)

　　栽培黍稷具有生育期短、抗旱、耐瘠薄、適應(yīng)性廣等突出特性，是我國旱作農(nóng)業(yè)的代表性農(nóng)作物，在治理荒漠、開墾荒地中是先鋒作物，因生育期短，也是眾所周知的作救災(zāi)作物。

　　“近年來，干旱加重和氣候變暖加速，大家開始關(guān)心農(nóng)業(yè)持續(xù)性和糧食安全，黍稷又成了熱點”，中國科學院院士錢前認為該成果為黍稷的基因組研究奠定了堅實的基礎(chǔ)，并為后續(xù)的抗性改良等分子育種工作提供了重要的參考；同時，這也為進一步推動黍稷這一重要谷物資源的利用和研究帶來了新的機遇，并為推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和糧食安全做出更大的貢獻。

　　中國工程院院士張獻龍認為，該研究通過應(yīng)用高質(zhì)量泛基因組等前沿技術(shù)，首次從分子水平證明了黍稷是中國起源作物，并構(gòu)建了黍稷的重要種質(zhì)及基因資源快速挖掘平臺?！斑@些研究成果為黍稷未來的生物育種奠定了堅實的理論基礎(chǔ)，同時也為其他作物種質(zhì)資源研究和育種研究提供了寶貴的參考?！?strong>（光明網(wǎng)記者宋雅娟 肖春芳）