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編者按：一篇由中國科學家主導完成的Nature長文首次出現了7位通訊作者和12位共同第一作者，某種程度上可以說是“史無前例”。然而更重要的是，該研究通過對3010份水稻基因組的分析提出亞洲栽培水稻起源的新觀點並恢複命名，90年前由日本學者對“秈”、“粳”稻分別命名的indica（Oryza sativa L. subsp. indica Kato）和japonica（Oryza sativa L. subsp. japonicaKato）終於恢複為“秈”（Oryza sativa subsp. xian）、“粳”（Oryza sativa subsp. geng）亞種的正確命名，使中國源遠流長的稻作文化得到正確認識和傳承。同時，我們也欣喜的看到該Nature論文的正文中還出現了“秈”和“粳”的漢字（下圖），這些成績離不開中國一代又一代水稻專家的努力，讓我們為他們點讚！

水稻是全世界最重要的糧食作物之一，培育高產、優質、多抗的水稻新品種具有重要的意義。目前，水稻功能基因組研究已經取得了巨大進展，然而如何將相關研究成果轉化為育種家所能利用的分子設計育種信息，則必須對水稻種質資源的基因組信息進行充分了解。2011年9月，中國農業科學院、國際水稻研究所和華大基因在深圳共同啟動“全球3000份水稻核心種質資源重測序計劃”（3K Rice Genome Project），拉開了水稻核心種質資源全基因組測序和基因組分析的序幕。該項目對水稻種質資源進行大規模的基因組重測序和大數據分析，規模化發掘優良基因，突破水稻複雜性狀分子改良的技術瓶頸，加快高產、優質、廣適性新品種培育的進程，對基於全基因組信息的水稻分子設計育種具有重大的理論和實踐意義。

 

2018年4月25日，由中國農業科學院作物科學研究所牽頭，聯合國際水稻研究所、上海交通大學、華大基因、深圳農業基因組研究所、安徽農業大學、美國亞利桑那大學等16家單位共同在國際頂級期刊Nature雜誌以長文形式發表了題為“Genomic variation in 3,010 diverse accessions of Asian cultivated rice”的研究論文。該研究針對水稻起源、分類和馴化規律進行了深入探討，揭示了亞洲栽培稻的起源和群體基因組變異結構，剖析了水稻核心種質資源的基因組遺傳多樣性。這一重大成果將推動水稻規模化基因發掘和水稻複雜性狀分子改良，提升全球水稻基因組研究和分子育種水平，加快優質、廣適、綠色、高產水稻新品種培育。

 

 

該研究揭示了水稻種內豐富的遺傳多樣性，有助於從傳統“經驗育種”向現代“精準育種”躍升。本研究中，3010份水稻（來自全球89個國家和地區）代表了全球78萬份水稻種質資源約95%的遺傳多樣性。通過對這些種質的研究，檢測到32M的高質量SNPs和Indels，對亞洲栽培稻群體的結構和分化進行了更為細致和準確的描述和劃分，由傳統的5個群體增加到9個，分別是東亞（中國）的秈稻、南亞的秈稻、東南亞的秈稻和現代秈稻品種等4個秈稻群體，東南亞的溫帶粳稻、熱帶粳稻、亞熱帶粳稻等3個粳稻群體、以及來自印度和孟加拉的Aus和香稻；首次揭示了亞洲栽培稻品種間存在的大量微細（>100bp）結構變異（SVs，包括易位、缺失、倒位和重複）；構建了亞洲栽培稻的泛基因組，包括12770個（62.1%）核心（core）基因家族和9050個（37.9%）分散式(distributed)基因家族。發現了1.2萬個全長新基因。核心基因比較古老，大多數的新基因表現更年輕和長度偏短。進一步對3010份水稻基因組的分析將產生更多數據，可為開展水稻全基因組分子設計育種提供足夠的基因來源和育種親本精確選擇的遺傳信息，為培育高產、優質、多抗水稻新品種奠定基礎。

本研究提出亞洲栽培水稻起源的新觀點並恢複命名。在我國，亞洲栽培水稻中“秈”、“粳”（gěng）兩大亞種早在2000多年前的漢代已被人們所認知，但秈、粳稻的起源和命名在國際上一直存有爭議。日本學者加藤茂範於1928年將“秈”、“粳”稱為indica（Oryza sativa L. subsp. indica Kato）和japonica（Oryza sativa L. subsp. japonica Kato），並一直沿用至今。從拉丁文標注可以看出，兩個亞種用“印度”和“日本”來命名，帶有很深的殖民主義烙印，也錯誤地反映了秈、粳的親緣關係、地理分布和起源。我國老一輩著名水稻專家丁穎先生把秈稻定名為秈亞種，粳稻定名為粳亞種（O. sativa L. subsp. keng Ting）。在維基百科中(http://zh.wikipedia.org/wiki/% E7%B2%B3%E7%A8%BB)也標注了粳（geng）稻（學名Oryza sativa subsp. keng）。本研究通過對大量重要進化相關基因的單倍型和泛基因組分析發現，秈稻攜帶的很多基因不存在於粳稻中，粳稻的很多基因也不存在於秈稻中。此外，不同地理來源的水稻農家品種群體都帶有特異的基因家族。根據這些結果，本研究首次提出了秈、粳亞種的獨立多起源假說，並恢複使用秈（Oryza sativa subsp. xian）、粳（Oryza sativa subsp. geng）亞種的正確命名，使中國源遠流長的稻作文化得到正確認識和傳承。

 

同時，該研究也是國內外“大聯合”—“大協作”—“大共享”典範。“全球3000份水稻核心種質資源重測序計劃”啟動後，2014年，3000份水稻基因組測序數據公開發布於NCBI、DDBJ、GigaScience、阿裏雲等數據庫，與全球共享。同時，基於測序結果建立了若幹重要數據庫和資源：SNP和表型數據庫（Rice SNP-Seek Database）；3K 泛基因組數據庫（RPAN: Rice Pan-genome Browser）；另外，泛基因組和結構變異原始數據將發布在Nature旗下的Scientific Data雜誌上。同時，該項目從國際水稻研究所引進了2400份水稻核心種質，極大豐富了我國的水稻遺傳多樣性。目前3000份水稻種質已經發放給中國科學院、武漢大學、華中農業大學等40家科研單位、高校和育種單位，發放超過4萬份次，用於大規模發掘影響水稻高產、抗病蟲、抗逆、優質新基因和育種應用，全麵開始推進水稻全基因組分子育種。

 

該研究是國內外水稻研究專家大協作的重大成果，體現了中國農業科學在水稻基因組研究方麵居於世界領先位置，並擴大了我國水稻功能基因組研究國際領先優勢。在擴大開放的大背景下，重大數據共享和重大項目合作，為我國乃至全球農業研究水平帶來更大的飛躍。

 

中國農業科學院作物科學研究所王文生副研究員為該論文的第一作者，黎誌康研究員為該論文的通訊作者。國際水稻研究所Ramil Mauleon博士，上海交通大學胡智強博士生，國際水稻研究所Dmytro Chebotarov博士，華大基因太帥帥高級信息分析工程師，中國農業科學院作物科學研究所吳誌超博士生，安徽農業大學黎瑉博士，中國農業科學院作物科學研究所鄭天清副研究員，國際水稻研究所Roven Rommel Fuentes博士，中國農業科學院作物科學研究所張帆副研究員，國際水稻研究所Locedie Mansueto博士和亞利桑那大學Dario Copetti博士為該篇論文的共同第一作者。國際水稻研究所Kenneth L. McNally和Nickolai Alexandrov高級科學家，上海交通大學生命科學與生物技術學院韋朝春教授，華大基因張耕耘博士，中國農業科學院深圳農業基因組研究所阮玨研究員，亞利桑那大學Rod A. Wing教授為該篇論文的共同通訊作者。