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(xué)院作物科學(xué)研究所獲悉，該所刁現(xiàn)民研究團(tuán)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(xué)（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(xué)院作物科學(xué)研究所研究員刁現(xiàn)民介紹，研究團(tuán)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(jìn)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(tuán)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(jìn)行精準(zhǔn)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(tuán)隊同時對多個環(huán)境和性狀進(jìn)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(tuán)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(jìn)化進(jìn)行了全面的群體遺傳學(xué)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(rèn)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。”刁現(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(dá)了歐洲。野生種馴化為C3類型，進(jìn)而形成C2和C1類型，分化順序和傳播路徑都清楚了。”

　　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(xué)院院士錢前認(rèn)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(jìn)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(xiàn)。

　　中國工程院院士張獻(xiàn)龍認(rèn)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。“這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。”（光明網(wǎng)記者宋雅娟 肖春芳）