谷子是世界上***古老的驯化作物之一，也是亚洲/中华农耕文明形成的主体作物。在高投入（水利、化肥）农业生产系统到来之前，谷子在农耕文化中长期占据主粮地位。随着小麦水稻等作物绿色***的兴起，谷子作为主粮的优势被逐步削弱。然而，随着近年来对气候环境变化、农业可持续性和粮食安全的深入思考，其耐干旱、耐瘠薄、C4高光效、环境适应性强和养分利用效率高等显著特征，再次引起越来越多的关注。同时，谷子和其野生种（青狗尾草）相对其近缘C4禾谷类作物，如玉米、甘蔗、高粱、珍珠粟、柳枝稷等，具有较小的二倍体基因组、短生育周期、易转化和易实验室操作等特点，正被迅速发展为C4光合和禾谷类作物耐逆及营养***研究的模式作物。但其群体进化、基因组结构多态性、环境适应性、驯化改良特性等系统性基础研究的缺乏，使其在科学研究和粮食安全中的作用被严重低估，也制约了C4光合模式植物体系和谷子遗传育种的发展。

中国农业科学院作物科学研究所刁现民团队在Nature Genetics 在线发表了题为A graph-based genome and pan-genome variation of the model plant Setaria的研究成果。该研究在解析谷子野生种、农家品种和现代育成品种等资源的群体结构的基础上，从头组装了110个谷子和狗尾草高质量基因组，绘制了***狗尾草属变异图谱，构建了***杂粮和C4作物高质量图基因组，鉴定出4582和152个和谷子驯化、育种改良相关的染色体结构变异，并鉴定出680个在驯化育种改良中持续被选择的结构变异相关基因，系统解析了谷子驯化改良、以及图基因组在遗传及育种应用中的作用，为作物快速育种提供了重要参考。

研究团队收集了1004份栽培谷子（Setaria italica）和野生谷子（青狗尾草 Setaria viridis），结合已发表的840份材料，共1844份种质资源，利用深度重测序（10×）对谷子进化进行了详细的群体遗传分析。研究结果拓展了谷子资源亚群分类系统，***发现狗尾草驯化成春、夏谷亚群之前，形成有一个更为古老的亚群（C3），该亚群具有更广的地理分布和更强的环境适宜性。这些种质资源对未来谷子环境适宜性改良具有重要意义（图1）。这个结果从遗传学上核实了谷子单起源的理论，为中国起源中心提供了理论基础，是目前***系统和翔实的谷子资源遗传多样性分析。

图1. 谷子群体遗传特征分析

基于群体特征和育种需求，研究团队选择了110份具有代表性的微核心种质（35份青狗尾草、40份地方品种、35份育成种），利用PacBio、Illumina和Bionano测序技术，de novo组装注释了110个 “参考标准”级别（LAI>10）的高质量基因组，其中17个达到“黄金标准”水平（LAI>20; 图2)。结合已发表的3个高质量基因组，构建了狗尾草属目前***为完整的泛基因组图谱。共包含73528个基因集，其中23.8%为核心基因集，3.9%为个体特有基因集，并挖掘出目前参考基因组中缺少的14328个新基因集。比较基因组学分析鉴定出202884个非冗余的***段（>50bp）结构变异以及24.3M SNP和3.8M InDel变异，从而构建了狗尾草属***高质量的变异图谱。这些数据为谷子生物学研究提供了基因组学基础，极大的拓展了育种研究中可用遗传变异和基因资源。

RNA提取磁珠属于纳米生物磁珠的一种，主要作用是用于核酸提取过程中的RNA提取，粒径分布在500nm左右，是洛阳吉恩特生物自主研发生产的高分子纳米磁性微球，该磁珠悬浮时间长，磁响应时间迅速，对DNA甲基化过程中的提取环节提供良好的支持，可明显缩短实验时间，提高实验效率，并在提取结果上保持稳定，配合核酸提取仪，更能实现快速的RNA提取。