我國各類天然草原草地約占國土面積的41%，是耕地面積的三倍。草種業(yè)被認(rèn)為是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也是確保草地生態(tài)與草牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國對高質(zhì)量蛋白質(zhì)來源，如肉、蛋、奶等的需求逐漸增加，對牧草的需求也相應(yīng)增長，然而，我國至少有40%的牧草需要依賴進(jìn)口。因此，研究和發(fā)展國內(nèi)草地的鄉(xiāng)土草種，對減少我國對進(jìn)口草產(chǎn)品的依賴、推動(dòng)草種業(yè)的發(fā)展具有重要意義。?

羊草，一種屬于禾本科小麥族的優(yōu)質(zhì)牧草，被譽(yù)為“禾草之王”，也是我國重要的鄉(xiāng)土草種和歐亞草原上的優(yōu)勢草種之一。羊草以其發(fā)達(dá)的根狀莖而著稱，具備耐寒、耐旱、耐鹽堿、防風(fēng)固沙等特點(diǎn)。同時(shí)，由于其高營養(yǎng)價(jià)值和適口性而成為優(yōu)質(zhì)牧草，具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而，由于羊草基因組龐大且存在高度雜合性，導(dǎo)致羊草基因組學(xué)研究以及對其卓越特性的解析具有挑戰(zhàn)性。?

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所曹曉風(fēng)院士團(tuán)隊(duì)對羊草基因組進(jìn)行了深入解析，揭示了其演化規(guī)律，并通過羊草基因組編輯體系提高了羊草生物量相關(guān)性狀，助力草種業(yè)進(jìn)入以“大數(shù)據(jù)+生物技術(shù)”為特征的智慧育種新時(shí)代。相關(guān)成果以“Genome evolution and initial breeding of the Triticeae grass?Leymus chinensis?dominating the Eurasian Steppe”為題于2023年10月24日發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）（DOI:10.1073/pnas.2308984120）。?

作者選取了東北羊草草場（125°42′-130°10′E, 44°04′-46°40′N）中具有較強(qiáng)根狀莖的單株進(jìn)行了基因組組裝（被命名為Lc6-5）。利用最新測序技術(shù)和方法組裝獲得了羊草基因組，其大小約8 Gb,?搭載染色體的contig N50超過300 Mb，重復(fù)序列占全基因組87.76%。由于羊草基因組的高雜合性，作者也進(jìn)行了單倍型水平的組裝。這些結(jié)果為更深入的研究提供了基因組資源。?

基于精準(zhǔn)的基因組信息及small RNA?數(shù)據(jù)，作者鑒定出禾本科特異的microRNA，并通過表達(dá)圖譜確定MIR528在葉片具有很高的表達(dá)豐度。作者進(jìn)一步利用實(shí)驗(yàn)室建立的羊草Lc6-5的CRISPR/Cas9編輯體系，對MIR528進(jìn)行敲除，結(jié)果發(fā)現(xiàn)羊草的分蘗數(shù)目及生長速率都有明顯的升高。研究團(tuán)隊(duì)組裝的羊草基因組以及創(chuàng)建的適用于羊草的基因組編輯體系為羊草產(chǎn)量與品質(zhì)提升提供可能，也為羊草的快速改良和基因組育種創(chuàng)立先例。?

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所曹曉風(fēng)研究員、黃蓋副研究員、宋顯偉青年研究員以及河北大學(xué)杜會(huì)龍教授為該論文的共同通訊作者。曹曉風(fēng)研究組的李彤、唐善杰以及河北大學(xué)杜會(huì)龍組的李偉為該論文的共同第一作者。同時(shí)，黑龍江省農(nóng)科院草業(yè)所羊草研究團(tuán)隊(duì)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院葉興國課題組、南方科技大學(xué)翟繼先課題組也參與了此研究。該研究得到了內(nèi)蒙古自治區(qū)科技重大專項(xiàng)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性科技先導(dǎo)專項(xiàng)（A類）、國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的資助。?

禾本科小麥族優(yōu)質(zhì)牧草羊草基因組圖譜?

（A）草原上生長羊草具有強(qiáng)壯的根狀莖；（B）羊草基因組圖譜;（C）羊草核型分析；

（D）亞基因組主成分分析;（E）新麥草的重測序數(shù)據(jù)在羊草基因組的覆蓋度。?