由来自Kazusa DNA研究所、鸟取大学和冈山大学等12个国家的80名研究人员组成的国际联合研究团队，通过最新的长读长测序(long-read sequencing)技术成功实现了对大麦基因组的高精度解析，揭示了与啤酒酿造和抗病基因等不同品种间的基因结构差异。研究成果已发表在《Nature》上。
图：大麦种质（供图：Kazusa DNA研究所）
大麦的基因组序列非常庞大，约有50亿个碱基对，是人类的1.7倍，水稻的13倍，因此要高精度地解析基因组序列并非易事，因此一直期待能够开发出一种技术来高精度解析世界各地保存的众多大麦品种的基因组和基因序列。
在本次的国际联合研究中，研究团队根据单一品种的精确碱基序列，通过叠加其他品种的序列，开发出了基因确定和基因鉴定技术。此外，还对20种野生及栽培大麦进行单独解析，开展了大麦DNA序列研究中关键的泛基因组（Pan Genome）研究。
在上述解析中，研究团队对包括冈山大学收集并提供的大麦在内的2万多个栽培及野生大麦品种的基因组部分序列进行了基因鉴定，并从世界各地收集的大麦中选出了具有代表性的76个品种。
研究人员采用最新的长读长测序技术对这76个品种的基因组进行了解析，并获得了染色体层面的基因序列。利用这些高精度序列数据还修正了此前公布的20个品种基因序列中的错误。此外，结合既往方法解析的1315个品种的基因组信息，研究团队还确认了用于育种的大麦的多样性。
将这些已解析品种进行对比后，研究人员发现与抗病性相关的基因出现了新的遗传变异，基因数量也有所增加。此外，研究还揭示了与啤酒酿造相关的淀粉降解酶基因数量的变化与酿造所需的酶活性的变化有关。这些结果表明，大麦对农业环境和工业用途的适应和选择可能导致了基因组中基因数量和结构的复杂变化。
未来，随着研究的进一步深入，将有望实现大麦的分子育种，并开发出高效培育目标品种的新型育种技术。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature
论文：Structural variation in the pangenome of wild and domesticated barley
DOI：10.1038/s41586-024-08187-1
