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研究人员为挖掘野生稻有益基因，对药用野生稻 MT10 进行基因组测序分析，成果为水稻育种提供关键参考。
### 野生稻研究：解锁水稻遗传改良的新密码
在农业的宏大版图中，水稻作为全球重要的粮食作物，其产量和品质关乎着数十亿人的生计。然而，当下水稻生产正面临着前所未有的挑战，人口增长带来的粮食需求压力、气候变化引发的极端环境以及各种病虫害的肆虐，都严重威胁着水稻的产量和质量。野生稻，作为栽培稻的祖先，在漫长的自然选择过程中积累了众多优良性状，像是对各种生物和非生物胁迫的耐受性，这些特性让它成为了水稻遗传改良的宝贵资源库。其中，药用野生稻（
Oryza officinalis）拥有独特的 CC 基因组，与常见的 AA 基因组水稻差异显著，蕴含着丰富的遗传多样性，对水稻的遗传改良具有巨大潜力。但目前，关于 CC 基因组的研究还十分有限，高质量的基因组序列更是匮乏。为了填补这一空白，深入挖掘药用野生稻的遗传宝藏，广西农业科学院水稻研究所等研究机构的科研人员开展了一项意义重大的研究，相关成果发表在《
Rice》杂志上。
科研人员为完成这项研究，采用了多种先进技术。在基因组测序环节，运用 Illumina 短读长测序、PacBio 长读长测序、Hi-C（High-throughput/resolution chromosome conformation capture，高通量 / 高分辨率染色体构象捕获）技术以及 RNA 测序，获取了大量高质量数据。利用这些数据，成功组装出 MT10 的基因组，并通过多种方法对组装质量进行评估。同时，借助多种生物信息学工具，进行基因注释、基因家族进化分析、基因组比较以及转录组分析等工作。
在研究成果方面，研究人员首先对 MT10 进行了详细的形态学描述。MT10 是一种多年生野生稻，植株高大，具有地下茎，其叶鞘呈淡紫色，花药、柱头、种子等都有独特的形态特征。
在基因组测序、组装、假分子构建和注释方面，研究人员通过多种测序技术，成功组装出大小为 552.58Mb 的 MT10 基因组，其 contig 和 scaffold N50 值分别达到 40.04Mb 和 44.48Mb，并且 96.73% 的序列锚定到 12 条染色体上。经过评估，该基因组具有高度的完整性和准确性。在注释过程中，共鉴定出 33813 个基因，还发现了大量的重复序列，其中长末端重复（LTR）元件占比高达 40.00%。
在基因组进化和基因家族分析中，通过与其他 6 个代表性物种进行比较基因组学分析，研究人员发现 MT10 与泰国的药用野生稻亲缘关系最近，二者大约在 160 万年前发生分化。MT10 基因组存在基因家族的扩张和收缩现象，扩张的基因家族主要与病虫害抗性相关。此外，研究还发现 MT10 经历了全基因组复制（WGD）事件。
比较基因组学分析显示，MT10 基因组比日本晴（Nipponbare，Nip）基因组大，二者在染色体长度、序列比对、单核苷酸多态性（SNPs）、存在和缺失变异（PAVs）以及结构变异等方面都存在显著差异。在抗性基因方面，MT10 与其他水稻基因组相比，R 基因的数量和类别存在差异，并且拥有较多的半胱氨酸蛋白酶抑制剂（cystatin）基因，这些基因可能与 MT10 的抗虫性有关。
转录组分析表明，褐飞虱（Brown planthopper，BPH）侵染后，MT10 在 12 小时时基因表达变化最为显著，涉及多个与生物胁迫响应相关的基因家族，如 R 基因、cystatin 基因和丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）基因等。同时，研究还发现一些基因在 MT10 和 Nip 中的表达存在差异，这些差异基因可能与 MT10 对 BPH 的抗性有关。
综合研究结论和讨论部分，该研究成功组装了高质量的药用野生稻 MT10 基因组，揭示了其独特的基因组特征和进化关系。通过比较基因组学和转录组分析，发现了一系列与 BPH 抗性相关的候选基因，如 R 基因、cystatin 基因和 MAPK 基因等。这些发现为水稻遗传改良提供了重要的基因资源，有助于培育出更具抗性的水稻品种，保障水稻的可持续生产。
这项研究成果为水稻育种领域带来了新的曙光，为解决全球粮食安全问题提供了有力支持。相信在科研人员的不断努力下，野生稻的遗传潜力将得到更充分的挖掘和利用，为水稻产业的发展注入新的活力。
