小麥A基因組測(cè)序和精細(xì)圖譜繪制完成 | 中國發(fā)現(xiàn)
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2018年5月10日凌晨1時(shí)，《自然》在線發(fā)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(cè)序和染色體精細(xì)圖譜繪制完成。這一研究全面揭示了小麥A基因組的結(jié)構(gòu)和表達(dá)特征，對(duì)深入和系統(tǒng)研究麥類植物的結(jié)構(gòu)與功能基因組學(xué)以及進(jìn)一步推動(dòng)栽培小麥的遺傳改良具有重要理論意義和實(shí)用價(jià)值。
該項(xiàng)研究由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物細(xì)胞與染色體工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國科學(xué)院種子創(chuàng)新研究院和遺傳發(fā)育所基因組分析平臺(tái)等合作完成。
小麥?zhǔn)侨蜃钪匾募Z食作物，養(yǎng)活了世界上40%的人口，提供了人類所需熱能和蛋白質(zhì)的20%。我國是世界上小麥生產(chǎn)和消費(fèi)大國，常年種植的面積為2,400萬公頃左右，年產(chǎn)量近1.3億噸。生產(chǎn)上廣泛種植的普通小麥?zhǔn)且粋€(gè)經(jīng)兩次自然雜交而形成異源六倍體，含有A、B和D三個(gè)基因組，其基因組大（約17 Gb，是水稻基因組的40倍）而復(fù)雜，85%以上基因組DNA為重復(fù)序列，致使基因組測(cè)序研究困難重重，進(jìn)展緩慢。追本溯源，烏拉爾圖小麥?zhǔn)瞧胀ㄐ←満推渌啾扼w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(jìn)化過程中起著基礎(chǔ)性的核心作用。
研究團(tuán)隊(duì)在前期小麥A基因組草圖繪制（Ling et al., Nature，2013）的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建A基因組BAC文庫和BAC測(cè)序，結(jié)合全基因組PacBio測(cè)序以及最新物理圖譜構(gòu)建技術(shù)（BioNano和10x Genomics），完成了烏拉爾圖小麥材料G1812的基因組測(cè)序和精細(xì)組裝，繪制出了小麥A基因組7條染色體的分子圖譜，注釋出了41,507個(gè)蛋白編碼基因，發(fā)現(xiàn)在小麥基因組中參與春化和開花的REM類轉(zhuǎn)錄因子基因有明顯擴(kuò)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(jìn)化模型，并鑒定出小麥A基因組從二倍體、經(jīng)四倍體到六倍體進(jìn)化過程中的染色體結(jié)構(gòu)變異。群體遺傳學(xué)分析顯示來自于新沃月地區(qū)的烏拉爾圖小麥可分為三個(gè)亞群，其遺傳多樣性與海拔高度密切相關(guān)，并證明海拔高度在烏拉爾圖小麥適應(yīng)環(huán)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(cè)序和精細(xì)圖譜繪制的完成，為國內(nèi)外科研工作者解析小麥基因組進(jìn)化和馴化提供了高質(zhì)量的基因組信息和一個(gè)全新的視角。注釋出的基因信息將在小麥重要農(nóng)藝性狀基因的精細(xì)定位、克隆和功能解析，栽培小麥的遺傳改良和分子設(shè)計(jì)育種方面產(chǎn)生重要作用。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0108-0
