小麥,這一世界上分布最廣、種植面積最大的糧食作物沒有組裝基因組序列的歷史結(jié)束了——由我國科學家領銜的研究團隊近日首次完成了小麥A基因組和D基因組的測序和草圖繪制,比較全面地揭示了其結(jié)構(gòu)和表達特征。北京時間今日凌晨,《自然(Nature)》雜志在線發(fā)表了這一重大科學成果。
這兩項重大成果中,小麥A基因組的測序和草圖繪制,由中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所聯(lián)合深圳華大基因研究院、美國加州大學戴維斯分校合作完成;小麥D基因組的測序和草圖繪制,由中國農(nóng)科院作物科學研究所與深圳華大基因研究院等單位合作完成。
小麥祖先原產(chǎn)于西亞,經(jīng)過漫長的演化,今天的小麥含有A、B和D三個基因組,其中,A基因組是小麥進化的基礎性基因組——世界上所有小麥都含有A基因組。由于D基因組的加入,使小麥的抗病性、適應性與品質(zhì)得到大大改良,小麥由此“沖出西亞”,推動小麥成為世界上種植區(qū)域最廣的第一大糧食作物。但是,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,因此作物育種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A和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(zhì)資源、小麥功能基因組、小麥進化及比較基因組研究,將產(chǎn)生巨大的推動作用。
A基因組的測序成功,不僅使科學家找到了小麥A基因組劇烈擴張的原因,還從基因?qū)用姘l(fā)現(xiàn)了可能是小麥能抵御惡劣生存環(huán)境和廣適性的主要原因,并且鑒定出了一批控制重要農(nóng)藝性狀的基因,如控制小麥籽粒長度和千粒重的基因。此外,該研究還篩選出大量的遺傳分子標記,將促進小麥的分子育種。
D基因組測序項目牽頭人、中國農(nóng)科院作物科學研究所研究員賈繼增介紹,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基因組草圖的成功繪制,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)育種與雜交小麥研究取得突破性進展。
我國是世界小麥生產(chǎn)、消費與研究的第一大國。賈繼增表示,下一步,我國科學家研究團隊將圍繞小麥基因組的精細圖與單倍型圖譜構(gòu)建、小麥種質(zhì)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科技協(xié)作攻關,力爭使我國小麥研究在5年內(nèi)躍居世界領先水平,實現(xiàn)我國小麥科研工作者數(shù)百年來的夢想。