康奈爾大學(xué)科學(xué)家系統(tǒng)分析了高粱與玉米的比較進(jìn)化基因組學(xué)

（2021.1.17 Plant Biotechnology Journal）

2021年1月15日，Nature Plants發(fā)表了美國康奈爾大學(xué)題為?Comparative evolutionary genetics of deleterious load in sorghum and maize?的研究論文。該論文利用高通量測(cè)序數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了高粱與玉米的比較基因組學(xué)，揭示了兩個(gè)近緣物種在馴化歷史中發(fā)生的進(jìn)化差異，為兩個(gè)物種的分子育種提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

玉米和高粱都是禾本科的C4作物，有著相近的進(jìn)化歷史。但在比較基因組學(xué)的層面上，兩個(gè)物種在各自馴化歷程中存在的選擇與進(jìn)化機(jī)制仍未得到系統(tǒng)的解析。為此，本文作者分析了來自499個(gè)高粱系的全基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)中鑒定出的～1300萬個(gè)遺傳變異，以及先前在1218個(gè)玉米系中鑒定到的2500萬個(gè)遺傳變異，并對(duì)這兩套遺傳變異數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模的比較分析。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)物種的有害突變普遍存在于染色體著絲粒區(qū)域，以低等位基因頻率的方式富集于非編碼基因之中。作者對(duì)比了高粱和玉米之間有害突變負(fù)擔(dān)，發(fā)現(xiàn)與玉米相比，高粱的有害突變負(fù)擔(dān)偏離了馴化成本假設(shè);該假設(shè)認(rèn)為，與野生種相比，馴化物種的有害突變負(fù)擔(dān)更高。在有害突變負(fù)擔(dān)的評(píng)估中中，作者采用高粱和玉米群體統(tǒng)計(jì)遺傳學(xué)參數(shù)作為兩個(gè)物種的基因有害指數(shù)（準(zhǔn)確率大于0.5）。

本論文研究結(jié)果為人們理解高粱中有害突變的進(jìn)化動(dòng)力學(xué)邁出了關(guān)鍵一步，也提供了一個(gè)高粱和玉米的比較基因組學(xué)框架，為通過基因組編輯和育種生物學(xué)方法將這些有害突變?nèi)コ峁┝酥匾A(chǔ)。