SMRT sequencing of the Oryza rufipogon genome reveals the genomic basis of rice adaptation

First author: Wei Li; Affiliations:  South China Agricultural University (华南农业大学): Guangzhou, China

Corresponding author: Li-Zhi Gao

Asian cultivated rice is believed to have been domesticated from a wild progenitor, Oryza rufipogon, offering promising sources of alleles for world rice improvement. Here we first present a high-quality chromosome-scale genome of the typical O. rufipogon. Comparative genomic analyses of O. sativa and its two wild progenitors, O. nivara and O. rufipogon, identified many dispensable genes functionally enriched in the reproductive process. We detected millions of genomic variants, of which large-effect mutations could affect agronomically relevant traits. We demonstrate how lineage-specific expansion of gene families may have contributed to the formation of reproduction isolation. We document thousands of genes with signatures of positive selection that are mainly involved in the reproduction and response to biotic- and abiotic stresses. We show that selection pressures may serve as forces to govern substantial genomic alterations that form the genetic basis of rapid evolution of mating and reproductive systems under diverse habitats.

亚洲栽培种水稻是由其野生祖先种普通野生稻（Oryza rufipogon）驯化而来，而普通野生稻为全球的水稻改良提供了丰富的遗产资源。本文中，作者首次报道了普通野生稻的高质量、染色体级别的基因组组装结果。栽培种水稻（O. sativa）与其两个野生祖先种尼瓦拉野生稻（O. nivara）和普通野生稻（O. rufipogon）的比较基因组分析鉴定了很多富集于生殖相关生物学进程的非必须基因（dispensable gene）。作者鉴定了数百万个基因组变异，其中效应较大的突变能够影响农艺相关的性状。作者的研究还揭示了支系特异性的基因家族扩张，可能作用于生殖隔离的形成。另外，作者鉴定了数千个存在正选择信号的基因，这些基因主要参与生殖及生物和非生物胁迫响应。最后，作者的研究认为选择压力作为一种驱动力带来重大的基因组改变，作用于不同生境下交配和生殖系统快速演化的遗传基础。

通讯：高立志 (http://groups.kib.cas.cn/gbows/glz/)

个人简介：1987-1991年，云南大学，学士；1991-1994年，云南大学，硕士；1994-1997年，中科院植物研究所，博士。

研究方向：主要利用基因组学、生态学和生物信息学等方法手段，研究兴趣涵盖分子进化、理论群体遗传学、分子生态学和保护生物学等诸多领域的一些重要科学问题。

doi: https://doi.org/10.1038/s42003-020-0890-8

Journal: Communications Biology

Published online: April 07, 2020

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