康奈爾大學科學家系統(tǒng)分析了高粱與玉米的比較進化基因組學

（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序數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了高粱與玉米的比較基因組學，揭示了兩個近緣物種在馴化歷史中發(fā)生的進化差異，為兩個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，有著相近的進化歷史。但在比較基因組學的層面上，兩個物種在各自馴化歷程中存在的選擇與進化機制仍未得到系統(tǒng)的解析。為此，本文作者分析了來自499個高粱系的全基因組重測序數(shù)據(jù)中鑒定出的～1300萬個遺傳變異，以及先前在1218個玉米系中鑒定到的2500萬個遺傳變異，并對這兩套遺傳變異數(shù)據(jù)進行大規(guī)模的比較分析。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩個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。作者對比了高粱和玉米之間有害突變負擔，發(fā)現(xiàn)與玉米相比，高粱的有害突變負擔偏離了馴化成本假設(shè);該假設(shè)認為，與野生種相比，馴化物種的有害突變負擔更高。在有害突變負擔的評估中中，作者采用高粱和玉米群體統(tǒng)計遺傳學參數(shù)作為兩個物種的基因有害指數(shù)（準確率大于0.5）。

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