“孤生作物”的基因组被破解

2020-09-21 50孤生作物基因组

曾经被称为主要由贫困农民种植的“孤生作物”的基因组被破解,木豆现在将加入世界主要粮食作物联盟。

2011年11月6日,生物技术领域排名最高的期刊《自然生物技术》的网站上刊登了《木豆完整基因组序列》的在线出版物。本文概述了决定木豆植物生长的基因的结构和功能。它还揭示了基因组序列如何有助于作物改良以实现可持续粮食生产,特别是在亚洲和撒哈拉以南非洲的边缘环境中。

研究背景

由设在印度海得拉巴的国际半干旱热带作物研究所(ICRISAT)领导的全球研究伙伴关系多年来进行了基因组分析,已鉴定出48680个木豆基因。在耐旱性方面,这些基因中有几百个是独一无二的,这是一个重要的性状,可以转移到其他类似的豆类作物上,如大豆、豇豆或普通豆。

在应对气候变化威胁的贫困和饥饿的斗争中,营养丰富、耐旱的作物是边缘环境中小农生存和改善生计的最佳选择。

“孤生作物”的基因组被破解

木豆在亚洲、撒哈拉以南非洲和中美洲南部约有500万公顷,是世界半干旱地区数百万穷人的一种非常重要的食用豆类作物。因其蛋白质含量高而被称为“穷人的肉”,它与谷类食品一起提供了均衡的饮食。

““孤生作物”的基因组被破解,木豆基因组的绘制是一个前所未有的突破。ICRISAT总干事威廉·达尔说:“现在,世界正面临着饥饿和饥荒,特别是非洲之角地区几十年来最严重的旱灾,以科学为基础、可持续的农业发展解决方案对于使脆弱的旱地社区摆脱贫困和永久饥饿至关重要。”

Dar补充道:“木豆等小农作物的现代作物改良技术对于加快开发能够提供高产和改善生计的改良品种至关重要,同时还能应对边际环境的挑战以及气候变化和稀缺自然资源的威胁。”

Rajeev Varshney是木豆基因组测序项目的首席科学家和协调员,他解释了这一突破将如何释放木豆的潜力。

研究意义

“以木豆基因组序列作为参考,将大大加快和降低在ICRISAT等基因库中筛选木豆种子中‘好基因’的成本。这也意味着要大大降低为农民开发新的改良品种的成本,”Varshney说。

“目前,一般来说,培育一个新品种可能需要6-10年的时间。利用这些基因组序列数据,在未来,我们可以在大约3年内培育出一个新品种。

“与ICRISAT的木豆合作是印度和中国合作伙伴关系中的一个里程碑,展示了印度和中国基因组学科学家之间出色的工作动态和理解力。我希望将来能建立更多这样的合作伙伴关系,我相信这必将给全世界带来巨大的变化,”全球最大的基因组研究所深圳华大基因研究院(BGI Shenzhen)杨焕明教授表示。

印度是最大的木豆生产国,但该国以及撒哈拉以南非洲地区的作物产量仅不到每公顷1吨。对木豆基因组的进一步了解将对提高作物生产力、解决生产中的病虫害限制、提高对恶劣环境和未来多变气候的抵抗力将产生重大影响。

木豆是第一个基因组序列完整的“孤生作物”、第一个“非工业作物”和第二个食用豆类(仅次于大豆)。

引用

BGI Shenzhen. "Genome of 'orphan crop' pigeonpea cracked." ScienceDaily. ScienceDaily, 6 November 2011. www.sciencedaily.com/releases/2011/11/111106151015.htm.

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