小麥A基因組測序和精細圖譜繪製完成 | 中國發現

05-13

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2018年5月10日凌晨1時，《自然》在線發表了題為「Genome sequence of the progenitor of wheat A subgenome Triticum urartu」的研究論文，顯示小麥A基因組的測序和染色體精細圖譜繪製完成。這一研究全面揭示了小麥A基因組的結構和表達特徵，對深入和系統研究麥類植物的結構與功能基因組學以及進一步推動栽培小麥的遺傳改良具有重要理論意義和實用價值。

該項研究由中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物細胞與染色體工程國家重點實驗室、中國科學院種子創新研究院和遺傳發育所基因組分析平台等合作完成。

小麥是全球最重要的糧食作物，養活了世界上40%的人口，提供了人類所需熱能和蛋白質的20%。我國是世界上小麥生產和消費大國，常年種植的面積為2,400萬公頃左右，年產量近1.3億噸。生產上廣泛種植的普通小麥是一個經兩次自然雜交而形成異源六倍體，含有A、B和D三個基因組，其基因組大（約17 Gb，是水稻基因組的40倍）而複雜，85%以上基因組DNA為重複序列，致使基因組測序研究困難重重，進展緩慢。追本溯源，烏拉爾圖小麥是普通小麥和其它多倍體小麥（如野生和栽培的四倍體小麥、Timopheevii和 Zhukoviskyi小麥等）中A基因組的原始二倍體供體。因此，烏拉爾圖小麥在多倍體小麥進化過程中起著基礎性的核心作用。

研究團隊在前期小麥A基因組草圖繪製（Ling et al., Nature，2013）的基礎上，通過構建A基因組BAC文庫和BAC測序，結合全基因組PacBio測序以及最新物理圖譜構建技術（BioNano和10x Genomics），完成了烏拉爾圖小麥材料G1812的基因組測序和精細組裝，繪製出了小麥A基因組7條染色體的分子圖譜，注釋出了41,507個蛋白編碼基因，發現在小麥基因組中參與春化和開花的REM類轉錄因子基因有明顯擴增。通過與水稻、高粱和短柄草基因組的比較和共線性分析，推演出了小麥A基因組7條染色體的進化模型，並鑒定出小麥A基因組從二倍體、經四倍體到六倍體進化過程中的染色體結構變異。群體遺傳學分析顯示來自於新沃月地區的烏拉爾圖小麥可分為三個亞群，其遺傳多樣性與海拔高度密切相關，並證明海拔高度在烏拉爾圖小麥適應環境和重要性狀（如白粉病抗性）形成中起到重要作用。

小麥A基因組測序和精細圖譜繪製的完成，為國內外科研工作者解析小麥基因組進化和馴化提供了高質量的基因組信息和一個全新的視角。注釋出的基因信息將在小麥重要農藝性狀基因的精細定位、克隆和功能解析，栽培小麥的遺傳改良和分子設計育種方面產生重要作用。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0108-0

製版編輯：斯嘉麗 |

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