單粒小麥完整基因組測序，應對惡劣天氣影響

一個(gè)國際研究小組對一個(gè)馴化作物：?jiǎn)瘟Ｐ←湥╡inkorn wheat）的完整基因組進(jìn)行了測序，并追蹤了它的進(jìn)化歷史。這些信息將幫助研究人員識別耐病、耐旱和耐熱等遺傳特征，并將這些特征重新引入現代面包小麥中。這是在保護世界糧食供應免受氣候變化和未來(lái)幾年預計將出現的日益惡劣天氣影響的競賽中邁出的重要一步。

新的參考基因組和進(jìn)化歷史發(fā)表在《自然》雜志上。

文章一作之一Adam Schoen說(shuō)，“基因組測序最令人興奮的事情是，單粒小麥確實(shí)是一個(gè)我們可以用于研究的模式物種，不僅可以作為面包小麥的參考，還可以作為黑麥、大麥、燕麥等其他小谷物的參考。"

早在12000年前，人們就開(kāi)始種植小麥，據說(shuō)這是人類(lèi)最早種植的作物。隨著(zhù)農業(yè)在世界范圍內的普及，人們用面包小麥取代了單粒小麥，他們選擇種植面包小麥，因為面包小麥具有顆粒大、容易脫粒等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)幾個(gè)世紀的精耕細作和篩選，面包小麥失去了對干旱、高溫和蟲(chóng)害的天然抗性，而這些特性本應使其能夠抵御當前氣候變化的威脅。

但是，現在仍然在各種環(huán)境中種植，并用于某些鄉村面包的單粒小麥沒(méi)有經(jīng)過(guò)如此嚴格的選擇性育種，這意味著(zhù)它保留了許多抗逆性。與面包小麥不同的是，野生和馴化的小麥品種仍然存在。

在面包小麥的數十萬(wàn)個(gè)基因中，確定哪些基因具有抗逆性是一項艱巨的任務(wù)。這就是單粒小麥的優(yōu)勢所在。在這項研究中，Vijay Tiwari領(lǐng)導這個(gè)大規模的育種項目，旨在將適應力基因重新引入面包小麥，利用單粒小麥來(lái)提供幫助。

通過(guò)將單粒小麥基因組與2018年成功測序的面包小麥基因組進(jìn)行比較，研究人員現在可以尋找不匹配，縮小古代和現代小麥谷物之間不同遺傳性狀的潛在目標。這項新研究對家養和野生的品種進(jìn)行了測序，確定了大約50億個(gè)堿基對，這些堿基對組成了單個(gè)基因，并將它們按正確的順序排列。

該研究表明，影響植物從基部長(cháng)出的新芽數量的基因在兩種谷物中是相同的，從而證明單粒小麥可以用來(lái)繪制面包小麥的性狀圖譜。自從完成這項研究以來(lái)，馬里蘭大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)始識別經(jīng)濟上重要的基因，比如決定谷物大小的基因，并有選擇地將它們培育到面包小麥中。

參考基因組還能使科學(xué)家追蹤小麥的進(jìn)化歷史，從而深入了解人類(lèi)歷史。研究人員發(fā)現，自最初的馴化和在歐洲和中亞的傳播以來(lái)，單粒小麥已經(jīng)雜交了很多次。對基因組的詳細分析可以為人類(lèi)遷移和定居的人類(lèi)學(xué)研究提供信息。

這項研究的另一個(gè)重大進(jìn)展是研究人員對整個(gè)單粒小麥參考基因組進(jìn)行測序的速度。雖然面包小麥的基因組測序花了十多年的時(shí)間，但目前的研究一年多一點(diǎn)就完成了。研究人員將此歸功于Tiwary領(lǐng)導的小麥育種聯(lián)盟中國際專(zhuān)家的合作。該團隊擁有來(lái)自四大洲六個(gè)國家的專(zhuān)家，將各個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的方法和技術(shù)應用于這項任務(wù)。

“這是第一步，"Tiwari說(shuō)，“我們不僅在面包小麥中培育了單粒小麥基因，而且我們現在有機會(huì )改進(jìn)單粒小麥，使其更容易種植和收獲，因為它比面包小麥更健康，更有營(yíng)養。"