大家好，今天分享的文献是浙江大学樊龙江教授团队，湖南农科院柏连阳院士团队，中国水稻所郭龙彪研究员团队等多个团队联合解析的稗草首个基因组草图，以"Echinochloa crus-galli genome analysis provides insight into its adaptation and invasiveness as a weed"于2017发表在国际著名杂志Nature communications。
稗草是世界范围内的主要恶性杂草之一,是稻田生态系统中最严重的杂草。由于其基因组大，杂草基因学起步较晚等原因，稗草的基因组序列一直是未知的。直至2017年，该项研究终于揭开了稗草基因组的神秘面纱。
研究团队利用插入文库 + Pacbio RS II + Illumina HiSeq 2000 测序的方式组装出了Scaffold N50为1.8Mb，总长为1.27Gb的Scaffold级稗草基因组草图。并基于同源注释，从头预测等方式注释出108,771个基因（表1）。
细胞色素P450单加氧酶(CYP450)和谷胱甘肽巯基转移酶家族基因(GST)是常见的除草剂解毒酶。研究发现稗草中的CYP450和GST数量远多于水稻，高粱，玉米，二穗短柄草和谷子等其他禾本科草类。作者进一步调查了稗草和水稻中CYP450和GST基因的氨基酸替换率，发现稗草中CYP450和GST均表现出很低的氨基酸替换率，这表明可能是稗草近期的多倍化导致CYP450和GST基因的大量扩增（图1）。
稗草在与水稻的竞争中总是占据优势，作者为了探索稗草对水稻的化感影响以及具体共培养时具体释放的化感物质，设计稗草与化感水稻品种之间的共培养实验，并进行转录组测序。作者发现在共培养后光合作用，四吡咯合成等同路基因显著下调，而细胞色素P450，油菜素甾醇代谢，苯丙烷类化合物代谢等通路则发生了显著上调（图2）。
丁布是一种重要的化感物质，其合成基因是一系列基因簇，首次在玉米中被鉴定出来。作者利用稗草基因组分析进行共线性分析在稗草中鉴定到了3个丁布合成基因簇拷贝，并利用转录组和代谢组学验证了稗草中丁布合成基因簇的功能。发现在与水稻共培养后，稗草中会迅速分泌丁布用以抑制附近水稻的生长。
总的来说，该研究首次公布了稻田恶性杂草——稗草的参考基因组，并利用该基因组揭示了稗草作为一种危害性极大杂草所具有的适应性和侵害性的分子机制。
文章链接地址：https://www.nature.com/articles/s41467-017-01067-5
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