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    我国完成小麦A基因组测序和精细图谱绘制 有望加速小麦遗传改良

  记者从中国科学院遗传与发育生物学研究所获悉,日前科研团队完成了小麦A基因组的测序和染色体精细图谱的绘制,全面揭示了小麦A基因组的结构和表达特征,对深入和系统研究麦类植物的结构与功能基因组学以及进一步推动栽培小麦的遗传改良具有重要理论意义和实用价值。研究成果于北京时间5月10日在国际学术刊物《自然》在线发表。

  小麦是全球重要的粮食作物,养活了世界上40%的人口,提供了人类所需热能和蛋白质的20%。据科研人员介绍,生产上广泛种植的普通小麦是一个经两次自然杂交而形成异源六倍体,含有A、B和D三个基因组,其基因组大(约17 Gb,是水稻基因组的40倍)而复杂,85%以上基因组DNA为重复序列,致使基因组测序研究困难重重,进展缓慢。追本溯源,乌拉尔图小麦是普通小麦和其它多倍体小麦中A基因组的原始二倍体供体。因此,乌拉尔图小麦在多倍体小麦进化过程中起着基础性的核心作用。

  研究团队在前期小麦A基因组草图绘制的基础上,通过构建A基因组BAC文库和BAC测序,结合全基因组PacBio测序以及最新物理图谱构建技术(BioNano和10x Genomics),完成了乌拉尔图小麦材料G1812的基因组测序和精细组装,绘制出了小麦A基因组7条染色体的分子图谱,注释出了41,507个蛋白编码基因,发现在小麦基因组中参与春化和开花的REM类转录因子基因有明显扩增。通过与水稻、高粱和短柄草基因组的比较和共线性分析,推演出了小麦A基因组7条染色体的进化模型,并鉴定出小麦A基因组从二倍体、经四倍体到六倍体进化过程中的染色体结构变异。

  科研人员指出,小麦A基因组测序和精细图谱绘制的完成,为国内外科研工作者解析小麦基因组进化和驯化提供了高质量的基因组信息和一个全新的视角。注释出的基因信息将助力小麦重要农艺性状基因的精细定位、克隆和功能解析,加速栽培小麦的遗传改良和分子设计育种,对提升小麦产业竞争力、保障粮食安全和农业提质增效与可持续发展将产生重要作用。

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