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小麦基因组图谱日臻完善
日期:2018-09-18 作者:编译:龚晶 来源: 农科智库 点击:
     小麦庞大基因组的完整序列已于近期公布,海量数据将加快育种方面的创新,帮助人们培育出适应力和病害抗性更强的小麦,以满足全球不断增加的粮食需要。
    小麦是地球上种植最广泛的作物。作为一种食物,小麦提供的蛋白质比肉类多,提供的热量也约占人类消耗总热量的五分之一。小麦有着庞大而复杂的基因组,包含160亿个碱基对(构成DNA的基石),是人类基因组的五倍多。
    但小麦容易受到旱涝的影响,而且每年大量小麦遭受锈病等侵害。小麦基因组测序为更快生产出能应对气候挑战、产量更高、营养更丰富、可持续性更强的品种奠定了基础。
    小麦基因组测序一直是个巨大的挑战。小麦基因组庞大,有三个亚基因组,且绝大部分为重复序列。这意味着基因组中大部分都非常相似,甚至完全一样。
    正因为此,科学界至今仍然很难分辨每个亚基因组,也难以将各个片段按照正确顺序排列。
    国际小麦基因组测序联盟(International Wheat Genome Sequencing Consortium)在《科学》(Science)上发表了一篇论文,作者是来自20个国家73所研究院的200多名科学家,包括英国约翰英纳斯中心(John Innes Centre)的科学家。论文详细介绍了小麦21条染色体的序列,107,891个基因和400多万个分子标记的精确位置,以及部分基因之间的序列信息,这些基因包含影响基因表达的调控因子。
另一篇论文由约翰英纳斯中心(John Innes Centre)的研究团队牵头完成。论文提供了注释和参考资料,帮助研究人员和育种员了解小麦基因如何影响性状。这将帮助培育出产量更高、更适应环境变化、抗病性更强的的小麦品种。
    在约翰英纳斯中心先前的研究中,研究人员也微调了一种叫做“快速育种”的技术,通过搭建温室来缩短育种周期。有了这项技术,再加上两篇新论文中公布的基因组资源,科学家就能极大地节省实验时间,更快知道遗传标记到底能否导致抗旱等性状,育种人员也可以更快让新品种上市。
    约翰英纳斯中心作物遗传学项目负责人克里斯托巴尔·乌瓦(Cristobal Uauy)说:“对其他作物基因组的了解都推动了选择和培育重要性状方面的进步。研究小麦庞大的基因组是非常艰巨的挑战,但完成这项工作意味着我们能更快找到控制关键性状的基因,从而更快、更有效地培育出具有抗旱、抗病等性状的品种。之前我们对小麦基因组有个大致的认识,知道哪里需要重点研究,而现在能够聚焦图谱上的细节了。”
    他补充道:“预计到2050年全球将额外需要60%的小麦,以满足全世界人口的需要。当前,增加产量,培育出营养价值更高的作物和更能适应气候变化的品种,比以往任何时候都要容易,这都要归功于我们和国际社会合作发表的研究成果。”
    约翰英纳斯中心研究员菲利帕·波利尔(Philippa Borrill)说:“几年来破解小麦基因组的研究工作只是个开始。这些成果可以促进科学家、育种员和农民之间的进一步合作,以可持续、负责任的方式找出能够增加产量的基因,满足不断增长的粮食需要。”
    约翰英纳斯中心科学程序员里卡多·拉米尔兹-贡扎勒兹(Ricardo Ramirez-Gonzalez)表示:“我们真的能靠小麦基因组来应对关于粮食安全和环境变化的挑战。我们相信,在接下来几年里,我们可以促进小麦品种改良,正如水稻和玉米基因组测序完成后品种也得到优化一样。”
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