黄馍馍、炸糕是我国北方的传统美食，它们的主要制作原料大黄米学名叫黍稷，又称黍子、糜子。然而，学界对这一古老作物的“身世”却一直存在争论。黍稷起源于何处，是印度、中国还是阿拉伯地区？对于黍稷遗传结构、基因组变异等基础研究也因原始野生种的缺失而一直难以突破。

中国农业科学院作物科学研究所团队十多年致力于黍稷的研究，终于构建出第一个高质量泛基因组和遗传变异图谱。近日，该成果发表于国际学术期刊《自然—遗传学》。这一图谱为我们揭开了古老作物怎样的身世之谜？又将如何发挥黍稷在现代的有效应用？

黍稷，老百姓叫大黄米。在一万年前的河北磁山，我国的先民已经驯化并大量种植和储藏黍稷。然而，随着水稻、小麦和玉米等主粮作物的兴起，黍稷逐渐成为非主要农作物。论文共同通讯作者、中国农业科学院作物科学研究所研究员刁现民告诉记者，近年来，随着气候环境的变化、农业可持续发展以及粮食安全的需求，黍稷因其生育期短、耐旱耐瘠薄、适应盐碱胁迫环境等特点，再次受到广泛关注。

刁现民：在我们长期的农耕文明建设中，实际上它是个主粮，大家是整天吃的。在国外像俄罗斯面积很大，乌克兰、美国最近几年发展很快，不过这些国家尤其是美国主要做饲料。在咱们国家实际上是做粮食，主要在黄土高原这一带，它叫大黄米，有不黏的，黄米馍馍，黄米酸饭，还有黏的，华北平原东北这一带的人喜欢吃这个黏的，就是黄面的年糕、黄豆包。

黍稷是一个抗逆的先锋作物，也是稳产保收作物。只要种下了黍稷，能出苗就能有收成。目前我国的黍稷主要在西北地区种植，每年种植面积约900万亩。一般黍稷亩产可达300—400斤每亩。因为其能够保收成，西北黄土高原老百姓每年都要种上2—3亩。

目前学术界缺乏对黍稷品种资源群体遗传结构、基因组变异、驯化和育种相关功能基因等系统性的基础研究，制约了黍稷育种和产业发展。为了调研黍稷的核心种质资源，2009年，刁现民开始在我国西北和东北地区走访。

刁现民：调研过程中我就发现这种生物多样性很差，就说它总是那个样子，没有大的变化，而且老百姓种了这些品种好像也没有多大进步，感觉都是老辈子传下来的品种，所以我就想这个得研究。我们就开始准备材料、设计、搜集相关的信息做准备，慢慢有一个顶层设计。最大的一个问题它没有原始野生种，所以我们光准备这些材料花了很长时间。我们这次做的工作实际上是覆盖了全世界，这样才有说服力。

刁现民团队用10年时间构建了黍子的核心种质群体，包括63份野生种、415份农家品种和38份现代栽培种。他们对其进行了高覆盖率的重测序，并进一步成功从头组装了32个高质量基因组，由此构建了黍稷的泛基因组。研究结果将黍稷的野生种和栽培种清楚地分开，而栽培种又可以分为三类。研究结果证实了刁现民此前的直观发现：黍稷基因组变异水平低。

刁现民：谷子、水稻和黍子这三种作物来看，黍稷作物的遗传多样性是最低的，它只相当于水稻的20%，谷子和水稻多态性几乎是一样的。也就是说黍稷的基因组都没啥变异，品种之间都一样的。

黍稷大规模种质及基因资源挖掘利用

随后，团队又结合2年7个地点的黍稷表型精准鉴定数据，开展了全基因组关联分析和群体变异研究，挖掘到多个与落粒、穗型、粒色等农艺性状形成相关的基因位点。同时，研究结果还证实，黍稷起源于中国，大概在4500年开始传到了中亚，到3500年前后传到了欧洲。

刁现民：实际上我们现在不仅仅证明了是中国起源，而且证明了大致的位置应该在中国的西北地区。时间上现在来看大概在15000年。形成以后，它又往两个方向传播：一个方向传播就是往东部走，它原来最初形成的时候它是不黏的，往东部就走到了我们国家的华北和东北，在这个地方它逐渐形成了黏的；然后再往西走，我们的蒙古族喝奶茶，奶茶里边要泡炒米全是那个产品，它就是要那种不黏的。

刁现民团队成功构建的首个黍稷泛基因组为研究黍稷驯化过程中的基因组变异提供了重要的数据支持，为黍稷的基因组研究奠定了坚实的基础，为后续的抗性改良等分子育种工作提供了重要的参考，也为进一步推动黍稷这一重要谷物资源的利用和研究带来了新的机遇。

刁现民：气候变化加速度在发展，两个最大的特点：一个就是温度变高，一个就是水资源减少，针对这种气候变化就得找抗旱耐瘠薄的作物，禾本科里边黍稷就是最好的。如果我们懂了它的机理，第一可以增加黍稷自己的抗旱耐瘠薄性，还可以把这些机理搬到别的作物上。实际上根据最近这10年、20年我们分子生物学的发展，就像水稻、小麦、玉米、谷子、高粱这些禾本科作物基本上就是一家，基因好多都是共用的，如果我们能找到这些好的基因，也能够把其他的一些主粮作物，它的抗病性、节水性、抗旱性、耐逆性能够提高，意义也是重大的。