國際頂級學(xué)術(shù)刊物《自然》在線發(fā)表了我國科學(xué)家完成小麥A基因組測序和精細(xì)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(jié)構(gòu)和表達(dá)特征，對深入系統(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(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物細(xì)胞與染色體工程國家重點實驗室、中國科學(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%。我國是世界上小麥生產(chǎn)和消費大國，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€經(jīng)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(fù)雜，85%以上基因組DNA為重復(fù)序列;這使得基因組測序研究困難重重，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文庫和BAC測序，結(jié)合全基因組PacBio測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基因組測序和精細(xì)圖譜繪制的完成，為國內(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)計育種，對提升小麥產(chǎn)業(yè)競爭力、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。
