我国科学家成功绘出小麦A、D基因组草图

2013-03-25 13:04:07  来源:人民网

  本报北京3月24日电 (记者 蒋建科、吴月辉)由中国科学家领衔的研究团队,在国际上率先完成了小麦A基因组的测序和草图绘制,以及小麦D基因组供体种——粗山羊草基因组草图的绘制,结束了小麦没有组装基因组序列的历史。这两项研究成果于美国时间24日在线发表在《自然》杂志上,这标志着我国小麦基因组研究跨入了世界先进行列。

  据介绍,小麦是世界上分布最广、种植面积最大的作物。小麦及其祖先种原产于西亚地区的一个很小的“新月沃”地带。在大约8000—10000年前,小麦的四倍体种(AB基因组)与粗山羊草(D基因组)通过天然杂交,生成了六倍体小麦(ABD基因组),此后才“冲出新月沃,走向世界”。

  小麦A基因组的测序和草图绘制,由中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室小麦研究团队发起,通过与深圳华大基因研究院和美国加州大学戴维斯分校合作完成,将为研究小麦驯化史提供一个全新的视角。研究团队鉴定出34879个编码蛋白基因,其基因数量与已知禾本科植物基因组的基因数相似。研究发现,在进化过程中由于大量反转座子重复序列在基因间的插入,导致小麦A基因组的剧烈扩增。与已知禾本科作物基因组比较分析,鉴定出3425个A基因组特异基因和24个新小RNA,并发现含NB—ARC功能域的抗病基因在小麦A基因组明显增多。通过同源基因的比对和关联分析,还鉴定出一批控制重要农艺性状的基因。该研究还筛选出大量的遗传分子标记,将有助于重要数量农艺形状基因的克隆及基因组选择,促进小麦的分子育种。

  小麦D基因组草图的绘制,由中国农业科学院作物科学研究所与深圳华大基因研究院等单位历经5年努力完成。据介绍,小麦D基因组共有7条染色体,约44亿个碱基对,大约是水稻基因组的10倍。通过粗山羊草全基因组分析发现,其抗病相关基因、抗非生物应激反应的基因数量都发生显著扩张,因而大大增强了其抗病性、抗逆性与适应性。研究还发现,在D基因组中有小麦特有的品质相关基因,而且这些也有许多发生了显著扩增,从而使小麦的品质性状大大得到改良,成为唯一能够制作馒头、面包、饺子等多种食品的粮食作物。正是由于D基因组的加入,才使小麦的抗病性、适应性与品质得到大大改良,推动小麦成为世界上种植区域最广的第一大粮食作物。目前大面积种植的普通小麦的D基因组多样性非常贫乏,已成为制约小麦品种改良的瓶颈。D基因组草图的绘制为粗山羊草的开发利用及进一步的品种改良奠定了基础,并有望使小麦常规育种与杂交小麦取得突破性进展。

责任编辑: 房小葵
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