2022年5月5日，湖南省農業科學院柏連陽院士團隊在植物學TOP期刊Molecular Plant（2021年IF=13.16，即時IF=21.0）在線發表題為“Genomic insights into the origin, adaptive evolution and herbicide resistance of Leptochloa chinensis, a devastating tetraploid weedy grass in rice fields”的研究論文。該論文首次公布了稻田惡性雜草千金子的染色體級別參考基因組，揭示了千金子的基因組特征及虎尾草亞科的進化機制。鑒定到與除草劑耐受性有關的基因家族特異性擴張，并揭示了中國千金子的群體結構及傳播機制。   　　草害是農業生產中三大生物災害之一。雜草種類多，危害大，每年導致世界糧食產量損失相當于約10億人的口糧。我國糧食作物播種面積85%以上受雜草危害，每年造成直接經濟損失約1200億元。水稻是世界主要糧食作物，隨著輕簡化栽培方式的大面積推廣，稻田雜草出現種類增多、多發混發的趨勢，除了傳統惡性雜草稗草，千金子等種群逐漸演變為優勢種，在中國南方部分直播稻區，千金子已經演化成為第一大惡性雜草。生產上適用于防除千金子的除草劑不多，主要是氰氟草酯、噁唑酰草胺等ACCase類除草劑，長期連續使用導致千金子已普遍產生了抗藥性，進一步增大了其防治難度。   　　該研究公布了千金子的染色體級別參考基因組和中國千金子的遺傳變異圖譜。研究發現四倍體千金子基因組約在1090萬年前由兩個二倍體祖先結合形成，作者首次對千金子的兩套亞基因組進行了劃分，研究表明千金子的兩套亞基因組既沒有發生分離偏好性也沒有發生亞基因組表達量的偏好性。通過比較基因組學分析發現，千金子從其虎尾草亞科共同祖先分離出來后，發生了大量的染色體重排，結合轉錄組分析發現，千金子中許多抗除草劑相關基因來源于千金子的四倍化。   　　對89份來自中國的千金子進行群體基因組學分析發現，來自中國南部和西南部省份的千金子的核苷酸多樣性顯著高于長江中下游地區的千金子。表明千金子在中國的傳播路徑很有可能是由南部，西南部省份傳向長江中下游地區。在這一傳播過程中，千金子表現出越來越強的抗除草劑能力，并有大量抗除草劑相關基因受到了選擇。   　　本研究首次發布了稻田惡性雜草千金子的染色體級別參考基因組和中國千金子的遺傳變異圖譜，為千金子的精準防控提供了基因組資源。并在基因組水平對千金子的起源、抗藥性和適應性進化上進行了深入的分析和挖掘。   　　研究團隊之前對千金子抗藥性進行過較為系統的研究，明確了千金子對除草劑氰氟草酯的靶標抗性突變位點，針對性開發了靶標酶特異性分子快速檢測方法，并挖掘了非靶標抗性的相關基因及代謝通路，相關研究結果發表在Weed Science、BMC Genomics等專業國際期刊。   　　湖南農科院副研究員王立峰，助理研究員彭亞軍，在讀博士研究生陳克，浙江農林大學孫學鵬教授和康奈爾大學吳珊博士為該論文的共同第一作者。湖南農科院柏連陽院士、劉都才研究員和康奈爾大學費章君教授為該論文的通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、湖南省重大科技專項、長沙市杰出創新青年培養計劃、國家現代農業產業技術體系崗位科學家等經費的資助，同時也得到了雜交水稻國家重點實驗室、雜草生物學及安全防控湖南省重點實驗室的大力支持。