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球探体育» 新闻动态» 科研进展» 我所科学家完成了小麦D基因组草图绘制,促进小麦科学研究进入新的发展时期

球探体育:我所科学家完成了小麦D基因组草图绘制,促进小麦科学研究进入新的发展时期

        小麦是世界上分布最广、种植面积最大的第一大粮食作物,小麦的产量与品质对世界及我国的粮食安全与食品安全影响重大。

        2013年3月24日,国际著名刊物Nature上发表了由球探体育与深圳华大基因研究院等单位合作绘制的小麦D 基因组供体种—粗山羊草基因组草图。这是世界上第一个小麦全基因组序列组装草图,结束了小麦没有组装基因组序列的历史,对于小麦育种、种质资源、功能基因组、进化及比较基因组研究将产生巨大的推动作用,促进小麦科学研究真正进入基因组学时代,标志着我国的小麦基因组学研究已跨入世界先进行列。

        通过D基因组草图的研究发现,在漫长的进化过程中,D基因组的抗病相关基因(如NBS-LRR基因等)数量发生显著扩张,大大增强了它的抗病性;对抗非生物应激反应的基因也发生显著扩张,从而大大增强其抗逆性与适应性;在D基因组发现了小麦特有的品质相关基因,其中许多也发生了显著扩增,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,从而才使小麦走出发源地,走向世界各地,成为世界上种植区域最广的第一大粮食作物。研究还发现大约在300万年前,由于重复序列的大量插入,使小麦基因组急剧膨大,这一事件可能与当时地球的气候变化有关。

        小麦的基础与应用基础研究对于小麦的育种与生产产生了巨大的推动作用。在细胞遗传学时代,小麦细胞遗传学走在各主要农作物的前列,由于小麦矮秆基因、光周期不敏感基因与抗病基因的发掘与利用,促成了全球范围的第一次“绿色革命”。在进入基因组学时代之后,由于小麦基因组巨大而复杂,因而使其研究严重滞后,大大制约了小麦品种改良的进展。基因组组测序已成为制约小麦科学研究与生产发展的关键,同时也对世界小麦研究工作者提出了巨大的挑战。

        小麦D 基因组供体种—粗山羊草基因组草图的绘制,标志着我国小麦基因组学研究取得了巨大进展,但这仅仅是小麦基因组研究与应用的一个良好开端。目前还有许多研究急待进行,如构建小麦基因组的精细图与单倍型图谱,发掘我国小麦丰富种质资源的蕴藏的宝贵基因等。当前正是我国发展小麦科学的大好时机,如果能够加大小麦研究的投入,组织好全国的攻关协作,我国的小麦研究将在未来的5年左右的时间跃居世界领先水平。中国是世界的第一小麦生产大国、消费大国、研究大国,中国应该也能够为世界小麦科学研究做出我们应有的贡献!

        小麦D基因组与大麦、短柄草的共线性比较基因组图。该结果可用于基因克隆与禾本科作物的进化研究

        小麦与水稻、玉米、高粱、短柄草的比较基因组图。通过比较,发现了小麦等作物的特有基因

        

        重要农艺性状基因的集中分布

        构建的高密度遗传图可以作为“参照图”,对以往分散发现的基因进行“集合”,结果发现重要的农艺性状基因分别集中在染色体长臂与短臂的中部。这一发现对于基因克隆与分子育种具有重要意义。

 



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