2024年2月，德国学者Mona Schreiber等人在nature reviews genetics发表了题为Plant pangenomes for crop improvement, biodiversity and evolution的论文，综述了近十年来植物泛基因组学的进展，讨论了泛基因组在生物多样性保护以及它们如何促进生物进化中的作用。

doi : 10.1038/s41576-024-00691-4

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基因测序技术

图1.泛基因组学 : 基因组序列的组装和比较

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泛基因组(pangenomes)代表了一个物种中所有DNA序列的集合，地方品种和野生亲缘物种组成的植物遗传资源是潜在的有益基因来源。泛基因组在作物遗传育种研究中一般有三种应用：定位有益等位基因、生成抗性基因库(也称R基因)和研究作物的野生亲缘物种。

图2.作物中的泛基因组学

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迄今为止，已发表了番茄及其野生近缘种的三个全基因组和一个超级全基因组测序结果。随着越来越多的作物及其野生近缘种的基因组被测序，作物进化和特定结构变异之间的联系将逐渐显现。

图3. 番茄和马铃薯的泛基因组学

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泛基因组的分层策略是一个多层次的、综合性的方法，核心在于利用不同的测序技术和数据分析方法来全面而深入地了解一个物种或更大分类群中的遗传变异，旨在全面揭示一个物种或分类群的遗传多样性和结构变异。

图4.泛基因组学的分层策略

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该研究指出野生型和驯化型植物的基因组都可以进行参考序列组装。泛基因组研究使用的是从单一物种到所有生命体的多样性“整体”，可跨越不同的分类层次。一般而言，种内多样性可促进遗传图谱绘制和协助育种工作，而超级泛基因组则有助于解答分类和进化问题。

图5.不同分类水平的泛基因组学

此文章介绍了泛基因组在植物育种研究方面的应用，强调了在生态学和进化研究中的重要作用。通过分析野生亲缘种基因组，深入了解植物分化过程及其适应环境变化的方式，以培育出更多具有优良性状的新品种。