[工人日報]我科學家成功繪制出小麥D基因組草圖
本報訊 (記者黃哲雯)由中國農業(yè)科學院作物科學研究所與深圳華大基因研究院等單位合作,歷經5年的努力,在國際上率先完成了小麥D 基因組供體種——粗山羊草基因組草圖的繪制,結束了小麥沒有組裝基因組序列的歷史。該項成果于3月24日在線發(fā)表在《自然(Nature)》雜志上,標志著我國的小麥基因組研究跨入了世界先進行列。
小麥是世界上分布最廣、種植面積最大的作物,對世界及我國的糧食安全與食品安全影響重大。所以,小麥的基礎與應用基礎研究具有重要地位。由于小麥基因組龐大而復雜,普通小麥的基因組相當于水稻基因組的40倍,因此在進入基因組學時代之后,小麥基因組研究嚴重滯后,大大制約了小麥品種改良及相關研究的進展。此次小麥D基因組序列草圖的成功繪制,使小麥研究進入了一個新的發(fā)展時期,對于小麥育種、小麥種質資源、小麥功能基因組、小麥進化及比較基因組研究將產生巨大的推動作用。
小麥D基因組共有7條染色體,約44億個堿基對,大約是水稻基因組的10倍。通過粗山羊草全基因組分析發(fā)現,其抗病相關基因(如NBS-LRR基因等)、抗非生物應激反應的基因數量都發(fā)生顯著擴張,因而大大增強了其抗病性、抗逆性與適應性。研究還發(fā)現,在D基因組中有小麥特有的品質相關基因,而且這些也有許多發(fā)生了顯著擴增,從而使小麥的品質性狀大大得到改良,成為唯一能夠制作饅頭、面包、餃子等多種食品的糧食作物。正是由于D基因組的加入,才使小麥的抗病性、適應性與品質得到大大改良,推動小麥成為世界上種植區(qū)域最廣的第一大糧食作物。
大量的研究發(fā)現,目前大面積種植的普通小麥的D 基因組多樣性非常貧乏,已成為制約小麥品種改良的瓶頸。小麥D基因組的供體種——粗山羊草的遺傳多樣性非常豐富,其中蘊含著許多優(yōu)良基因。D基因組草圖的繪制為粗山羊草的開發(fā)利用及進一步的品種改良奠定了基礎,并有望使小麥常規(guī)育種與雜交小麥取得突破性進展。
下一步,研究團隊將圍繞小麥基因組的精細圖與單倍型圖譜構建、小麥種質資源的變異組學與基因發(fā)掘等方面與全國有關單位開展協(xié)作攻關,有望使我國的小麥研究在未來的5年內躍居世界領先水平,實現我國小麥研究者數百年來的中國夢。
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