燕麥作為全球重要的糧飼兼用型作物，在保障食品安全和緩解畜牧業飼料短缺等問題方面扮演著至關重要的角色。然而，燕麥的基因組極為復雜，導致對其基因組的解析極具挑戰性。同時，在長期的人工馴化和遺傳改良過程中，栽培作物丟失了大量遺傳信息，尤其是抗性相關的優異等位基因。而野生種質往往蘊含著大量寶貴的遺傳資源，被認為是現代栽培品種遺傳改良與種質創新的關鍵源泉。不實野生燕麥（Avena sterilisL.），被認為是栽培燕麥的直接祖先種，具有強大的環境適應能力。然而，由于缺乏基因組信息，嚴重阻礙了對栽培燕麥進化歷程、馴化歷史的深入研究以及優異等位基因資源的挖掘和利用等工作。

河北大學杜會龍教授/鞏志忠教授領銜的燕麥基因組學與精準設計育種研究團隊，通過多年的種質資源收集并結合搭建的燕麥大數據分析平臺和體系，攻克了基因組組裝和多倍體物種研究過程中的諸多難題，成功解析了國際動植物領域首個超過10 Gb的近乎完整基因組——栽培和野生燕麥參考基因組。通過對野生及栽培燕麥基因組的全面深入分析，該研究不僅闡明了燕麥從野生到馴化的遺傳變異規律，而且鑒定到了大量對于提高燕麥品質和產量具有潛在應用價值的重要基因組進化事件和關鍵基因。尤為關鍵的是，該研究發現了一個在染色體4A至4D間發生的約28 Mb的大片段復制事件，該片段帶有多個與重要農藝性狀尤其是與產量相關的候選基因，并利用全球117份野生和栽培燕麥材料證明了其在燕麥早期馴化過程中的重要作用（圖1）。這些發現為燕麥的進化生物學、功能基因組學和遺傳育種研究提供了重要的理論基礎和數據支持。

圖1染色體4A和4D起始區域基因表達、甲基化和功能分析

相關研究成果“The near-complete genome assembly of hexaploid wild oat reveals its genome evolution and divergence with cultivated oats”以河北大學為唯一第一和通訊單位發表于國際頂尖學術期刊《Nature Plants》(論文詳細信息請見鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-024-01866-x)。生命科學學院青年教師何強、李偉、碩士研究生苗雨青和科研助理王渝為該論文共同第一作者，生命科學學院杜會龍教授為論文的通訊作者。中國科學院遺傳與發育生物學研究所韓方普研究員、劉陽副研究員和劉倩博士對本研究中著絲粒的鑒定提供了重要幫助。河北大學鞏志忠教授和中國農業科學院深圳基因組研究所汪鴻儒研究員對本研究給予了指導。該研究得到國家自然科學基金、中國科協青年人才托舉工程和河北省自然科學基金等項目的資助。

（生命科學學院、科學與技術創新研究院供稿）