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我國完成小麥A基因組測序和圖譜繪制

2018-5-14 9:52:37來源:經濟日報食色app在线 瀏覽次數:25876

    國際頂級學術刊物《自然》在線發表了我國科學家完成小麥A基因組測序和精細圖譜繪制的研究論文。該項研究全面揭示了小麥A基因組的結構和表達特征,對深入系統研究麥類植物的結構與功能基因組學,以及進一步推動栽培小麥的遺傳改良具有重要理論意義和實用價值。


    此項研究由中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物細胞與染色體工程國家重點實驗室、中國科學院種子創新研究院和遺傳發育所基因組分析平臺等合作完成。


    小麥是全球最重要的糧食作物,養活了世界上40%的人口,提供了人類所需熱能和蛋白質的20%。我國是世界上小麥生產和消費大國,常年種植面積為2400萬公頃左右,年產量近1.3億噸。


    生產上廣泛種植的普通小麥是一個經兩次自然雜交而形成的異源六倍體,含有A、B和D3個基因組,約17Gb,是水稻基因組的40倍;且其基因組復雜,85%以上基因組DNA為重復序列;這使得基因組測序研究困難重重,進展緩慢。


    追本溯源,烏拉爾圖小麥是普通小麥和其他多倍體小麥中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化過程中,起著基礎性核心作用。


    研究團隊在前期小麥A基因組草圖繪制基礎上,通過構建A基因組BAC文庫和BAC測序,結合全基因組PacBio測序以及最新物理圖譜構建技術,繪制出小麥A基因組7條染色體的分子圖譜,注釋出了41507個蛋白編碼基因,并發現在小麥基因組中,參與春化和開花的REM類轉錄因子基因有明顯擴增。


    通過與水稻、高粱和短柄草基因組的比較和共線性分析,研究團隊推演出小麥A基因組7條染色體的進化模型,并鑒定出小麥A基因組從二倍體、經四倍體到六倍體進化過程中的染色體結構變異。


    群體遺傳學分析顯示,來自于新沃月地區的烏拉爾圖小麥可分為3個亞群,其遺傳多樣性與海拔高度密切相關,并證明海拔高度在烏拉爾圖小麥適應環境和重要性狀形成中,起到重要作用。


    小麥A基因組測序和精細圖譜繪制的完成,為國內外科研工作者解析小麥基因組進化和馴化提供了高質量的基因組信息和一個全新視角。注釋出的基因信息將助力小麥重要農藝性狀基因的精細定位、克隆和功能解析,加速栽培小麥的遺傳改良和分子設計育種,對提升小麥產業競爭力、保障糧食安全和農業提質增效與可持續發展,將產生重要作用。


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