Science：首次对野生二粒小麦进行基因组测序 产量安全

顾汉现

Science：首次对野生二粒小麦进行基因组测序，有助改进未来的小麦产量和安全性

2017-07-11 22:59

野生二粒小麦，图片来自Energin .R Technologies 2009 LTD.

2017年7月11日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，一个国际团队有史以来首次发布野生二粒小麦（Wild Emmer wheat）的基因组序列。相关研究结果发表在2017年7月7日的Science期刊上，论文标题为“Wild emmer genome architecture and diversity elucidate wheat evolution and domestication”。论文通信作者为以色列特拉维夫大学植物科学与食品安全学院研究员Assaf Distelfeld博士。

野生二粒小麦是世界上几乎所有驯化小麦（包括硬质小麦和面包小麦）的原始形态。它具有太低的产量而不被农民们种植，但是它含有很多吸引人的特征。这些特征正在被植物育种者用来改进小麦品种。

论文共同作者、加拿大萨斯喀彻温大学研究员Curtis Pozniak博士说，“我们如此快地获得野生二粒小麦基因组序列的能力是基因组研究向前迈出的一大步。小麦提供全世界人们消化的卡路里的将近20%，因此强烈地关注对小麦的产量和品质的关注对我们未来的食物供应是至关重要的。”

Distelfeld博士说，“从生物学和历史的角度来看，我们为我们能够用来研究农业出现之前的小麦创建一种‘时光隧道（time tunnel）’。通过与现代小麦相比，我们能够鉴定出参与驯化的基因。驯化指的是将在野外生长的小麦转化为现代的小麦品种。尽管野生小麦的种子容易掉落和扩散，但是在驯化小麦中，两个基因发生变化，从而使得种子仍然附着到小麦茎秆上；正是这种特征使得人类能够收割小麦。”

论文共同作者、美国堪萨斯州立大学研究员Eduard Akhunov博士说，“这种新的资源允许我们鉴定出许多控制着早期人类在小麦驯化期间选择的主要性状的其他基因，它们可作为开发现代小麦品种的基础。这些基因为能够在未来开展育种工作提供一种宝贵的资源。野生二粒小麦能够有助改进小麦籽粒的营养品质，以及对疾病和水受限的条件的耐受性。”

论文共同作者、以色列耶路撒冷希伯来大学研究员Zvi Peleg博士解释道，“新的基因组工具已正在被用来鉴定在变化的环境下改善小麦产量的新基因。尽管很多现代小麦品种容易遭受水胁迫，但是野生二粒小麦已在容易发生干旱的地中海气候下经历着比较长的进化历史。因此，在小麦培育程序中使用野生小麦的基因会提高在缺水条件下的产量。”

论文共同作者、NRGene公司首席执行官Gil Ronen博士说，“小麦基因组比大多数其他的作物更加复杂，而且它的基因组是人类的基因组大小的4倍。不过，我们开发的计算技术允许我们快读地组装在野生二粒小麦的14条染色体中发现的非常大的和复杂的基因组。这在之前的基因组研究中是无法实现的。”

这些研究人员首次让野生二粒小麦的14条染色体的基因组序列以一种优化的次序进行组装。德国莱布尼茨植物遗传学与农作物研究所遗传资源基因组学主任Nils Stein博士说，“这一点最初在人类中测试过，最近在大麦中证实过。人类和大麦的基因组都比野生二粒小麦要小。这些创新性的技术引发大型谷类植物基因组组装变革。”

论文共同作者、意大利农业研究与经济委员会（Council of Agricultural Research and Economics, CREA）基因组学与生物信息学研究中心主任Luigi Cattivelli博士说，“用于野生二粒小麦的这种测序方法是史无前例的，为对硬质小麦（野生二粒小麦的一种驯化形式）进行基因组测序铺平道路。如今，我们能够更好地理解人类如何将这种野生的植物转化为一种现代的高产量的高质量的作物。这种野生二粒小麦测序方法是对整个小麦研究界作出的一种宝贵的贡献，有助改进和更好地理解小麦营养机理。”

Distelfeld博士作出结论，“我们如今有这些工具来直接地研究作物和比之前更加高效地利用我们的发现。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Raz Avni, Moran Nave, Omer Barad et al. Wild emmer genome architecture and diversity elucidate wheat evolution and domestication. Science, 07 Jul 2017, 357(6346):93-97, doi:10.1126/science.aan0032

http://science.sciencemag.org/content/357/6346/93

http://news.bioon.com/article/6706507.html

小麦 http://baike.baidu.com/item/%E5%B0%8F%E9%BA%A6/10237



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