先前颗粒状的小麦基因组开始受到关注

巨大的小麦基因组的完整序列将于本周公布,庞大的数据集将加快培育抗病性强的作物的创新,以养活不断增长的全球人口。

小麦是地球上最广泛种植的作物。在人类饮食中,它比肉类提供更多的蛋白质,并且贡献了人类消耗的约五分之一的卡路里。它还有一个庞大而复杂的基因组,有160亿个碱基对——DNA的组成部分——比人类基因组大五倍多。但是小麦易受干旱和洪水的影响,而且每年都有大量的小麦被小麦锈病等疾病破坏。基因组测序为更快地生产适应气候变化的小麦品种铺平了道路,提高了产量,提高了营养质量,提高了可持续性。

基因组测序一直是一个巨大的挑战。除了庞大的数量,它还有三个亚基因组,其中很大一部分是由重复的元素组成的。这意味着基因组的大部分即使不是完全相同,也是非常相似的。到目前为止,这使得区分每个亚基因组以及将基因组按正确顺序排列变得困难。

国际小麦基因组测序联盟(International Wheat Genome Sequencing Consortium)在《科学》杂志(Science)上发表的一篇论文,作者是来自20个国家73家研究机构的200多名科学家,研究详细描述了21条染色体的序列,107,891个基因的精确位置和超过400万个分子标记,以及包含影响基因表达的调控元素的基因之间的序列信息。

研究由约翰英纳斯中心(John Innes Centre)的一个团队领导,提供了注释和资源,以支持研究人员和育种人员理解小麦基因如何影响性状。这将有助于培育产量更高、抗环境变化能力更强、抗病能力更强的小麦品种。在John Innes中心以前的工作中,研究人员还微调了一种叫做“快速繁殖”的技术,即温室被配置成缩短繁殖周期。结合这两篇新论文中开发的基因组资源,这大大缩短了测试基因标记是否确实指向抗旱和育种者能更快地将新品种推向市场等特性的时间。

约翰英纳斯中心作物遗传学项目负责人Cristobal Uauy说:“其他作物的基因组知识推动了选择和培育重要性状的进展。处理巨大的小麦基因组一直是一项艰巨的挑战,但完成这项工作意味着我们可以更快地识别控制感兴趣性状的基因。这将促进并使干旱或抗病性等性状的繁殖更加有效。以前我们视野开阔,可以发现感兴趣的领域,现在我们可以放大地图上的细节。他补充道:“预计到2050年,全球小麦需求将增加60%,以满足全球需求。我们比以往任何时候都能更好地提高产量,培育营养质量更高的植物,创造适应气候变化的品种。

约翰•英尼斯中心的研究员菲利帕•博瑞尔表示:“多年来破译小麦基因组的工作只是一个开始。这些结果促进了科学家、育种家和农民之间的进一步合作,以确定基因,以可持续和负责任的方式提高小麦产量,以满足日益增长的人口的需要。约翰英尼斯中心的科学程序员里卡多拉米雷斯-冈萨雷斯补充说:“基因组真的是一个工具,让我们能够应对围绕粮食安全和环境变化的挑战。我们相信,我们可以在未来几年推进小麦改良,就像水稻和玉米在序列完成后被提炼一样。

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