在农业发展的长河中，水稻一直是人类重要的粮食作物。然而，历经数千年的驯化，水稻遗传多样性逐渐减少，这使得它在应对不断变化的环境时愈发脆弱。随着全球人口预计在 2050 年达到 100 亿，如何提升水稻产量、增强其对环境的适应性，成为了亟待解决的难题。稻属植物包含丰富的遗传资源，犹如一座尚未充分开发的宝藏，其中的野生稻种拥有许多可用于作物改良和重新驯化的基因 。但长期以来，我们对稻属基因组的认识还不够全面，这限制了我们对这些遗传资源的有效利用。为了深入挖掘稻属的遗传潜力，来自世界各地科研机构的研究人员携手合作，对稻属基因组展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Genetics》上。

研究人员运用了多种先进技术来探索稻属基因组的奥秘。其中，PacBio 长读长测序技术发挥了关键作用，它能够准确测定基因组序列，为后续分析提供坚实基础。Bionano 光学验证图谱则帮助研究人员验证基因组组装的准确性，确保数据质量。此外，研究人员还通过构建基因组类型水平的泛基因组、进行系统发育分析等方法，从多个角度剖析稻属基因组。在样本选择上，研究涵盖了多个野生稻种，包括 9 个未充分利用的野生四倍体稻种和 2 个野生二倍体稻种，这些样本来自国际水稻研究所（IRRI）的种质资源库 。

野生稻基因组数据包

研究人员成功为 9 个四倍体和 2 个二倍体野生稻种构建了染色体水平的参考组装，并对其质量进行了严格评估。通过统一的注释流程，对基因和转座元件（TEs）进行注释，为后续研究提供了丰富的数据资源。

TE 动态在 ridleyi 复合体中的作用

稻属植物基因组大小差异可达 3.4 倍，ridleyi 复合体中的多倍体基因组最大。通过分析发现，O. longiglumis 和 O. ridleyi 的亚基因组大小差异主要源于 TEs 的积累，尤其是长末端重复反转录转座子（LTR - RTs），且这些 LTR - RTs 大多在多倍体化后扩增。

宏观共线性和大规模染色体重排

构建的稻属共线性图谱展示了不同基因组类型之间的演化关系，发现了如 O. alta 和 O. grandiglumis 共享的染色体重排事件，且这些重排与简单序列重复相关。基因组类型水平的泛基因组分析进一步支持了这些重排的存在。

共线性泛基因组

通过微共线性分析，研究人员鉴定出了在稻属演化过程中保守的核心基因集和经历变化的辅助基因集，并对不同类型的共线性基因簇进行了功能富集分析，揭示了它们的潜在功能。

稻属演化历史的重建

基于叶绿体基因组和核基因序列的系统发育分析，研究人员重建了稻属的演化历史，确定了不同基因组类型的分化时间和多倍体化事件的发生时间，还发现 O. schlechteri 应重新归类为 KKLL 基因组类型。

同源基因分馏

研究发现四倍体稻种的亚基因组中存在不同模式的基因分馏现象，基因丢失速度在较年轻的物种中更快，且在 O. longiglumis 和 O. ridleyi 中，HH 亚基因组的基因保留率更高。

O. coarctata 中的亚基因组优势和等价性

以盐生植物 O. coarctata 为研究对象，分析其基因表达模式。结果显示，尽管 KK 亚基因组基因丢失较多，但同源基因在不同亚基因组上呈镶嵌式高表达，表明亚基因组表达等价。

研究人员通过对稻属基因组的深入研究，揭示了稻属基因组的演化规律，为理解植物基因组进化提供了重要线索。重新确定了部分物种的基因组类型，为稻属分类学提供了新依据。研究成果为水稻遗传改良和野生稻种的重新驯化提供了丰富的遗传资源和理论支持，有助于培育适应气候变化的水稻品种，对保障全球粮食安全具有重要意义。