印度香米为什么特别香？纳米孔测序技术来解释一下

　　

水稻是一种重要的农作物，原产于中国和印度。水稻通常分为两种主要品种：籼稻和粳稻，但近期的研究又发现了两个遗传上不同的品种：aus（一种主要产于孟加拉国的水稻）和basmati（香稻，包括印度香米和泰国香米）。印度香米产于印度北部地区，以细长的形状和浓郁的香味而闻名，其米粒长度至少有7.1毫米。

纽约大学的研究人员近日利用Oxford纳米孔测序技术，生成了两种basmati水稻地方品种的基因组，包括巴基斯坦的耐旱品种Basmati 334和伊朗的昂贵品种Dom Sufid。通过分析这些基因组，他们鉴定出粳稻中从未发现的变异，发现了basmati稻和aus稻混合的证据，并揭开了basmati稻的三大地理区域。这些成果发表在《Genome Biology》杂志上。

文章第一作者、纽约大学博士后Jae Young Choi表示：“水稻是世界上最重要的粮食之一，而香米又是最具标志性且最珍贵的水稻品种。”研究人员认为，这项成果有助于培育水稻的抗旱性或抗病性。

研究人员利用Oxford Nanopore Technologies的长读长测序平台对两个basmati水稻品种进行测序，Basmati 334的基因组覆盖度达到62倍，而Dom Sufid的覆盖度达到51倍。在利用纳米孔和Illumina测序片段进行基因组polish后，他们分别生成了386.5 Mb和383.6 Mb的基因组组装。

将这些基因组草图于东亚的粳稻参考基因组进行比对后，他们发现三个水稻品种之间的宏观共线性（macrosynteny）水平高，除了basmati品种的六号染色体发生了倒置。不过，他们还发现了水稻中的单核苷酸变化、插入缺失以及重复扩增。例如，Dom Sufid品种的BADH2区域有8个碱基对的缺失，这与水稻品种的香气有关。

通过比较水稻的基因组，研究人员追溯了basmati品种的起源。他们通过建模发现，basmati水稻主要来源于粳稻，但出现了来自aus水稻的基因流动。他们的分析表明，在某一时期aus、basmati和粳稻品种分离，但之后又发生了基因流动。

对于basmati水稻，分析表明存在三个遗传亚群，这与地理位置基本一致：不丹/尼泊尔、伊朗/巴基斯坦以及印度/孟加拉国/缅甸。研究人员指出，不丹/尼泊尔和伊朗/巴基斯坦亚群都有混合种群的遗传特征，而印度/孟加拉/缅甸亚群则更为明显，可能经历了来自aus水稻的基因流动。

在对这两种basmati水稻品种进行测序后，研究人员还计划与育种人员合作，鉴定关键基因和分子标志物，帮助人们开发出新的水稻品种。

纽约大学的生物学教授Michael Purugganan表示：“Basmati 334水稻品种能够抵御干旱条件和白叶枯病，在拥有了它们的序列之后，我们可以鉴定出与这些宝贵性状相关的基因。考虑到气候变化带来的挑战以及对全球粮食安全的影响，抗旱性是我们特别感兴趣的。”（生物通 薄荷）

原文检索

Choi, J.Y., Lye, Z.N., Groen, S.C. et al. Nanopore sequencing-based genome assembly and evolutionary genomics of circum-basmati rice. Genome Biol 21, 21 (2020). https://doi.org/10.1186/s13059-020-1938-2