Nature公布大麦基因组图谱

大麦是世界上最重要的粮食作物之一，17日Nature公布了目前为止最完善的大麦基因组测序图谱。大麦基因组图谱将成为人们提高大麦产量、增强大麦抗虫抗病能力、增加大麦营养价值的有力工具。

　　

生物通报道：大麦是世界上最重要的粮食作物之一，17日Nature公布了目前为止最完善的大麦基因组测序图谱。这项由美国农业部主导的大工程，在德国、日本、芬兰、澳大利亚、英国、美国和中国科学家们的共同努力下，历经六年终于取得了重大进展。大麦基因组图谱将成为人们提高大麦产量、增强大麦抗虫抗病能力、增加大麦营养价值的有力工具。美国农业部此前主导的多项测序研究就大大推动了番茄玉米等作物的改良、改善了牛的育种并提高了奶牛产量。

“大麦基因组测序取得的重大成果，在全球食品保障方面应用前景巨大。在遗传学和基因组学的帮助下，我们能够保证农民的利益和食物供给充足。”美国农业部首席科学家Catherine Woteki说。

大麦的基因组几乎是人类或玉米基因组的两倍大，这对于测序来说是个挑战。大麦基因组的复杂性和大量重复区域更增添了基因组有序装配的难度。研究人员开发并应用了一系列创新策略，终于克服了这些困难，利用Illumina和Roche 454测序平台得到了高分辨率的基因组装配图谱。该图谱几乎包括了大麦的所有基因和相关调控区域，为那些希望通过功能基因组学和育种对大麦进行改良的研究者们提供了新的研究方向。

研究人员构建了4.98 Gb的大麦基因组物理图谱，包括3.90 Gb高分辨率遗传图谱，并用基因组鸟枪法装配和深度RNA测序等数据进行补充。研究确定了79,379个转录本，包括26,159个可信度高的基因。研究人员指出，大麦基因组中丰富的选择性剪切、提前终止密码子和新转录活性区域显示转录后剪切是重要的调控层面。

在这篇Nature亮点文章中，研究人员详细解析了大麦基因组功能区域，揭示了几乎所有32000个基因的排列和结构，并标注了在不同组织不同发育阶段这些基因启动的时间和地点。研究人员重点描述了大麦基因组的动态区域，就是这些区域的基因赋予大麦抵御重大疾病的抗性，例如白粉病、赤霉病和锈病。文章还提供了迄今为止最详尽的大麦品种间遗传差异。

大麦基因组以及其他禾本科作物（包括小麦和黑麦）基因组测序的成功，将帮助人们迎接世界人口增长所带来的巨大挑战，减轻越来越常见的极端天气对农业的影响。

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

A physical, genetic and functional sequence assembly of the barley genome

Barley (Hordeum vulgare L.) is among the world’s earliest domesticated and most important crop plants. It is diploid with a large haploid genome of 5.1 gigabases (Gb). Here we present an integrated and ordered physical, genetic and functional sequence resource that describes the barley gene-space in a structured whole-genome context. We developed a physical map of 4.98 Gb, with more than 3.90 Gb anchored to a high-resolution genetic map. Projecting a deep whole-genome shotgun assembly, complementary DNA and deep RNA sequence data onto this framework supports 79,379 transcript clusters, including 26,159 ‘high-confidence’ genes with homology support from other plant genomes. Abundant alternative splicing, premature termination codons and novel transcriptionally active regions suggest that post-transcriptional processing forms an important regulatory layer. Survey sequences from diverse accessions reveal a landscape of extensive single-nucleotide variation. Our data provide a platform for both genome-assisted research and enabling contemporary crop improvement.