图片：MA LIWEN/由邱宝兴惠允提供 |
为了推动培育出世界上最重要的粮食作物之一的更强壮品种，科学家们公布了两张水稻基因组图谱。今天发表在《科学》杂志上的植物DNA序列草图，可能有助于加快改良这种作物在营养品质和产量方面的速度，水稻是世界上一半以上人口的主食。
北京基因组研究所的于军和华盛顿大学基因组中心的同事，与来自11个中国机构的同行合作，对被称为籼稻的水稻品种进行了测序，这是中国和许多其他亚太地区最常种植的水稻类型。第二个团队，由瑞士巴塞尔先正达公司的斯蒂芬·戈夫及其同事领导，揭示了粳稻品种的密码。两个小组都采用了所谓的全基因组鸟枪法——位于马里兰州罗克维尔的塞莱拉公司在解码人类基因组时使用的过程——来组装他们的图谱。
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这两张蓝图揭示，水稻植物可能比人类含有更多的基因。虽然对人类基因组中基因数量的估计在30,000到40,000之间，但籼稻水稻含有45,000到56,000个基因，而粳稻水稻可能有多达63,000个基因。科学家们认为，数量众多的原因是植物依赖基因复制来实现蛋白质多样性。相比之下，人类的蛋白质多样性利用了一种称为可变剪接的过程。“将可变剪接想象成一把瑞士军刀，”华盛顿大学基因组中心的王卡树解释说。“它可以让你用同一个基因做不同的事情。水稻不喜欢瑞士军刀，所以它有更多的基因，即使它可能不像人类那样用它们的基因做那么多事情。”
籼稻序列——通过GenBank数据库公开提供——覆盖了水稻基因组的92%。粳稻图谱虽然完成了99%，但目前仅通过先正达和《科学》杂志提供，这种限制受到了批评，因为它可能会减缓新研究的步伐。先正达基因组学主管、《科学》论文的合著者史蒂文·布里格斯表示，该公司计划与北京基因组研究所和国际水稻基因组测序项目（一个公共实验室联盟）合作，生成一个99.99%准确的图谱。布里格斯说，这张改进后的图谱最有可能需要12到18个月才能完成，然后将通过GenBank发布。
了解植物的遗传密码应该有助于育种者更快地开发出具有特定性状的作物品种，例如抗虫性或高产，而目前的方法可能需要多年的植物杂交才能获得所需的性状。该图谱也可能有助于理解相关作物的特性，包括玉米、小麦和大麦。加州大学戴维斯分校的帕梅拉·C·罗纳德和菲律宾马尼拉国际水稻研究所的梁希在随附的评论中写道，草图序列的发表“为理解植物的生物过程提供了丰富的资源，并有望对谷类作物的生产产生积极影响。”