Genomic insights into the evolution of Echinochloa species as weed and orphan crop

第一作者：Dongya Wu

第一单位：浙江大学

第一通讯：Chu-Yu Ye

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背景回顾：As one of the great survivors of the plant kingdom, barnyard grasses (Echinochloa spp.) are the most noxious and common weeds in paddy ecosystems. Meanwhile, at least two Echinochloa species have been domesticated and cultivated as millets. 

作为植物界最伟大的幸存者之一，稗草是稻田生态系统中最常见并有害的杂草。同时，至少有两个稗属物种已经被驯化，并作为黍类作物进行栽培。

主要研究：In order to better understand the genomic forces driving the evolution of Echinochloa species toward weed and crop characteristics, we assemble genomes of three Echinochloa species (allohexaploid E. crus-galli and E. colona, and allotetraploid E. oryzicola) and re-sequence 737 accessions of barnyard grasses and millets from 16 rice-producing countries. 

为了进一步理解驱动稗属物种向野草和作物进行演化的基因组驱动力，作者组装了三个稗属物种的基因，分别是异源六倍体的野稗（E. crus-galli）和光头稗（E. colona），以及异源四倍体的稻稗（E. oryzicola），同时对来自16个水稻生产国的737份野稗和栽培稗材料进行了全基因组重测序。

结果1-基因组分析：Phylogenomic and comparative genomic analyses reveal the complex and reticulate evolution in the speciation of Echinochloa polyploids and provide evidence of constrained disease-related gene copy numbers in Echinochloa. 

系统发育基因组学和比较基因组学分析揭示了稗属多倍体物种复杂的网状演化历史，为稗属植物中受限的疾病相关基因拷贝数提供了证据。

结果2-群体：A population-level investigation uncovers deep population differentiation for local adaptation, multiple target-site herbicide resistance mutations of barnyard grasses, and limited domestication of barnyard millets. 

通过群体级别的研究揭示了区域适应的深度群体分化，野稗多个靶位点除草剂突变，栽培稗的有限驯化。

结论：Our results provide genomic insights into the dual roles of Echinochloa species as weeds and crops as well as essential resources for studying plant polyploidization, adaptation, precision weed control and millet improvements.

本文的研究结果为稗属植物同时作为野草和作物的双重角色提供了基因组视野，同时为研究植物的多倍化、适应、精确杂草控制以及黍类作物改良提供充分的资源。

doi: https://doi.org/10.1038/s41467-022-28359-9

Journal: Nature Communications

Published date: February 03, 2022