假儉草[Eremochloa ophiuroides (Munro) Hack.]屬于禾本科黍亞科蜈蚣草屬,起源于我國中部和南部地區,是國際上公認的以耐瘠薄、病蟲害少及養護水平低而著稱的中國最好的暖季型草坪草,所以又稱之為“中國草坪草”,亦稱“懶人草”和“窮人草”。隨著全球水資源和能源的日益緊張以及人們環保意識的不斷增強,質地適中、適應性強及養護水平低的假儉草種質資源越來越受到人們的重視和發掘利用。到目前為止,假儉草已廣泛應用于美國東南部、澳洲東部和中國長江以南地區。然而,到目前為止,假儉草核基因組研究未見報道。

  為了更深刻地認識和充分發掘利用起源于我國這一寶貴的鄉土草種,江蘇省中國科學院植物研究所草業研究中心在前期構建假儉草國家種質庫和核心庫、分子標記遺傳圖譜以及高效的遺傳轉化體系基礎上,以我所自主選育且廣泛推廣應用的假儉草國審品種—‘贛北’假儉草為材料,利用PacBio、BioNano和Hi-C技術組裝了一個高質量的假儉草參考基因組,并成功將867.43Mb的基因組掛載到了9條染色體上,Scaffold N50達到86.05 Mb。該基因組共注釋出36,572個基因。假儉草與高粱親緣關系最近,大約在16.8Mya年前出現分化。假儉草、谷子和狗牙根均為9條染色體,但是染色體結構形成不同。水稻染色體結構形成之后,發生了兩種染色體融合事件:一為祖染色體A2和A10、A6和A9發生了融合,形成了狗牙根和結縷草的亞祖染色體,該亞祖染色體又發生了一次A1和A12染色體的融合和A4染色體的易位,形成了狗牙根的9條染色體結構;二為祖染色體A3和A10、A7和A9發生了融合,形成了高粱、假儉草和谷子的亞祖染色體,之后該亞祖染色體發生了一次A5和A12染色體的融合和A2染色體的倒置,形成了谷子的9條染色體結構,此外該亞祖染色體發生了一次A6和A12染色體的融合和A1染色體的倒置,形成了假儉草的9條染色體。假儉草的匍匐生長特性可能與其2號染色體上的PROG1同源基因擴張有關,擬南芥轉基因顯示,超表達EoPROG1EoPROG2均導致了莖數目增多,莖角度變大的表型,與水稻中的表型一致。該研究結果表明,EoPROG1EoPROG2基因可能為調控假儉草匍匐生長特性的關鍵基因。

  上述研究結果近日以“A high-quality chromosome-scale assembly of the centipedegrass [Eremochloa ophiuroides (Munro) Hack.] genome provides insights into chromosomal structural evolution and prostrate growth habit”為題發表于農林科學一區期刊Horticulture Research(IF=6.793)。草業研究中心王晶晶助理研究員和諾禾致源公司訾海玲為論文共同第一作者,李建建副研究員和宗俊勤副研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金(31902060、31771870、31902046、32072608)、江蘇省自然科學基金(BK20180315、BK20200288)、江蘇省農業自主創新資金項目(CX(20)3141)和江蘇省植物資源研究與利用重點實驗室開放基金(JSPKLB201840、JSPKLB201817、JSPKLB201927)的資助。

  該論文詳細信息見https://www.nature.com/articles/s41438-021-00636-6

圖1 假儉草表型與比較基因組分析

圖2 假儉草、水稻、高粱、谷子、狗牙根和結縷草的染色體結構模型

圖3 EoPROG1EoPROG2基因超表達擬南芥表型觀察與統計

伯乐彩票-网址