科學家破譯水稻基因組

為了推動培育出世界上最重要的糧食作物之一的更強壯品種，科學家們公佈了兩張水稻基因組圖譜。今天發表在《科學》雜誌上的植物DNA序列草圖，可能有助於加快改良這種作物在營養品質和產量方面的速度，水稻是世界上一半以上人口的主食。

北京基因組研究所的于軍和華盛頓大學基因組中心的同事，與來自11箇中國機構的同行合作，對被稱為秈稻的水稻品種進行了測序，這是中國和許多其他亞太地區最常種植的水稻型別。第二個團隊，由瑞士巴塞爾先正達公司的斯蒂芬·戈夫及其同事領導，揭示了粳稻品種的密碼。兩個小組都採用了所謂的全基因組鳥槍法——位於馬里蘭州羅克維爾的塞萊拉公司在解碼人類基因組時使用的過程——來組裝他們的圖譜。

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這兩張藍圖揭示，水稻植物可能比人類含有更多的基因。雖然對人類基因組中基因數量的估計在30,000到40,000之間，但秈稻水稻含有45,000到56,000個基因，而粳稻水稻可能有多達63,000個基因。科學家們認為，數量眾多的原因是植物依賴基因複製來實現蛋白質多樣性。相比之下，人類的蛋白質多樣性利用了一種稱為可變剪接的過程。“將可變剪接想象成一把瑞士軍刀，”華盛頓大學基因組中心的王卡樹解釋說。“它可以讓你用同一個基因做不同的事情。水稻不喜歡瑞士軍刀，所以它有更多的基因，即使它可能不像人類那樣用它們的基因做那麼多事情。”

秈稻序列——透過GenBank資料庫公開提供——覆蓋了水稻基因組的92%。粳稻圖譜雖然完成了99%，但目前僅透過先正達和《科學》雜誌提供，這種限制受到了批評，因為它可能會減緩新研究的步伐。先正達基因組學主管、《科學》論文的合著者史蒂文·布里格斯表示，該公司計劃與北京基因組研究所和國際水稻基因組測序專案（一個公共實驗室聯盟）合作，生成一個99.99%準確的圖譜。布里格斯說，這張改進後的圖譜最有可能需要12到18個月才能完成，然後將透過GenBank釋出。

瞭解植物的遺傳密碼應該有助於育種者更快地開發出具有特定性狀的作物品種，例如抗蟲性或高產，而目前的方法可能需要多年的植物雜交才能獲得所需的性狀。該圖譜也可能有助於理解相關作物的特性，包括玉米、小麥和大麥。加州大學戴維斯分校的帕梅拉·C·羅納德和菲律賓馬尼拉國際水稻研究所的梁希在隨附的評論中寫道，草圖序列的發表“為理解植物的生物過程提供了豐富的資源，並有望對穀類作物的生產產生積極影響。”