2018-05-14 11:39:23 佘惠敏
北京時(shí)間5月10日凌晨1時(shí)，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物《自然》在線發(fā)表了我國(guó)科學(xué)家完成小麥A基因組測(cè)序和精細(xì)圖譜繪制的研究論文。該項(xiàng)研究全面揭示了小麥A基因組的結(jié)構(gòu)和表達(dá)特征，對(duì)深入系統(tǒng)研究麥類植物的結(jié)構(gòu)與功能基因組學(xué)，以及進(jìn)一步推動(dòng)栽培小麥的遺傳改良具有重要理論意義和實(shí)用價(jià)值。此項(xiàng)研究由中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物細(xì)胞與染色體工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院種子創(chuàng)新研究院和遺傳發(fā)育所基因組分析平臺(tái)等合作完成。
小麥?zhǔn)侨蜃钪匾募Z食作物，養(yǎng)活了世界上40%的人口，提供了人類所需熱能和蛋白質(zhì)的20%。我國(guó)是世界上小麥生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，常年種植面積為2400萬公頃左右，年產(chǎn)量近1.3億噸。
生產(chǎn)上廣泛種植的普通小麥?zhǔn)且粋€(gè)經(jīng)兩次自然雜交而形成的異源六倍體，含有A、B和D3個(gè)基因組，約17Gb，是水稻基因組的40倍；且其基因組復(fù)雜，85%以上基因組DNA為重復(fù)序列；這使得基因組測(cè)序研究困難重重，進(jìn)展緩慢。追本溯源，烏拉爾圖小麥?zhǔn)瞧胀ㄐ←満推渌啾扼w小麥中A基因組的原始二倍體供體。因此，烏拉爾圖小麥在多倍體小麥進(jìn)化過程中，起著基礎(chǔ)性核心作用。
研究團(tuán)隊(duì)在前期小麥A基因組草圖繪制基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建A基因組BAC文庫(kù)和BAC測(cè)序，結(jié)合全基因組PacBio測(cè)序以及最新物理圖譜構(gòu)建技術(shù)，繪制出小麥A基因組7條染色體的分子圖譜，注釋出了41507個(gè)蛋白編碼基因，并發(fā)現(xiàn)在小麥基因組中，參與春化和開花的REM類轉(zhuǎn)錄因子基因有明顯擴(kuò)增。
通過與水稻、高粱和短柄草基因組的比較和共線性分析，研究團(tuán)隊(duì)推演出小麥A基因組7條染色體的進(jìn)化模型，并鑒定出小麥A基因組從二倍體、經(jīng)四倍體到六倍體進(jìn)化過程中的染色體結(jié)構(gòu)變異。群體遺傳學(xué)分析顯示，來自于新沃月地區(qū)的烏拉爾圖小麥可分為3個(gè)亞群，其遺傳多樣性與海拔高度密切相關(guān)，并證明海拔高度在烏拉爾圖小麥適應(yīng)環(huán)境和重要性狀形成中，起到重要作用。
小麥A基因組測(cè)序和精細(xì)圖譜繪制的完成，為國(guó)內(nèi)外科研工作者解析小麥基因組進(jìn)化和馴化提供了高質(zhì)量的基因組信息和一個(gè)全新視角。注釋出的基因信息將助力小麥重要農(nóng)藝性狀基因的精細(xì)定位、克隆和功能解析，加速栽培小麥的遺傳改良和分子設(shè)計(jì)育種，對(duì)提升小麥產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、保障糧食安全和農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效與可持續(xù)發(fā)展，將產(chǎn)生重要作用。
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