Nature Plants:将节节麦基因组导入小麦作为谷物改良的基础

2021-08-24 325CNGBdb

2021年5月,河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室等多家机构的科研团队开发了一个快速渐渗技术平台,利用该技术体系可将A. tauschii(节节麦)丰富的遗传变异转入小麦基因组。相关研究结果已发表在《Nature Plants》上。

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此项研究中4个新参考基因组的组装数据和注释文件已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号为:CNP0001325

研究背景

增加作物产量对于养活世界上不断增长的人口是必要的,作物育种者经常利用基因变异来提高作物的产量和质量。然而,小麦D基因组的多样性严重限制了其选择性育种。小麦育种家迫切需要开发具有更高产量、更健康谷物和环境友好特性的新的可持续品种。增加小麦育种库多样性的一个策略是利用小麦的野生近亲。因此,有效地引进和利用节节麦和其他小麦野生近缘种是小麦育种和改良的迫切需要。

主要结果

研究团队开发了一个平台,通过引入技术、快速育种和高通量基因分型以及表型的结合,将节节麦的遗传变异快速引入小麦。这种方法可以在30个月内完成重要农艺性状的多个位点或基因的转化,从而极大地提高节节麦-小麦引种(A-WI)的发展速度。

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基于 278 个种质和四个新组装的基因组的重测序数据表明,节节麦中存在广泛的未开发变异。这些基因组数据和随后的比较基因组分析为新基因发现、基因分型和小麦改良提供了宝贵的资源。

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最后,研究团队通过实验室和田间分析的两个例子证实了该技术平台在小麦育种方面的有效性。

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研究意义

此项研究构建了节节麦的核心种质,包括85个种质,涵盖了该物种整体99%以上的遗传变异。这是与优势小麦栽培品种杂交产生的节节麦-小麦合成八倍体小麦(A-WSOW)库。高质量参考基因组、节节麦的基因组变异图谱和A-WSOW库为小麦育种和资源利用奠定了坚实的基础。

参考文献
Zhou, Y., Bai, S., Li, H. et al. Introgressing the Aegilops tauschii genome into wheat as a basis for cereal improvement. Nat. Plants 7, 774–786 (2021). 
图片来源:Nat. Plants和参考文献
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