现代普通小麦是由三个祖先物种杂交形成的六倍体作物。作为古老的粮食作物和人类“粮仓支柱”,小麦这种作物的产量和质量的提升一直是科学家关注的焦点。
北京大学现代农业研究院、潍坊现代农业山东省实验室、小麦育种全国重点实验室近日在国际学术期刊《自然·遗传学》上发表一项重要成果,即在国际上首次成功绘制六倍体小麦的端粒到端粒(T2T)完整基因组图谱,实现了小麦基因组从“头”到“尾”无缺口的精确“拼图”。
专家认为,该成果是中国在农业基因组学研究领域取得的新突破,意味着小麦基因组研究迈入新阶段,为小麦高产和粮食安全提供了重要科技支撑。
小麦基因组堪称“植物界的珠穆朗玛峰”,不仅个头庞大,遗传密码总长是水稻的近40倍、人类的近5倍,且基因组中超八成是重复序列——这如同把一段长文复印成千上万次后再拼贴起来,让人无法窥其全貌,阻碍了小麦研究和育种应用深入。
北京大学现代农业研究院研究员何航说,通过高精度测序等前沿技术并结合多种算法,团队成功构建了拥有约145亿个碱基的六倍体小麦T2T基因组。“端粒是存在于真核生物染色体末端的重复DNA序列,我们首次实现了21对小麦染色体从端粒到端粒的无缺口拼接。”
“基因组就像是一条拥有多条染色体的长线。过去小麦基因组这条长线上有很多缺失的部分,我们是国际上第一次把这整条长线完整连起来,把其从‘头’到‘尾’没有一点缺口地拼装起来,形成完整的小麦基因组图谱。”北京大学现代农业研究院院长、首席科学家邓兴旺说,“这为未来的分子设计育种奠定了基石。”
拥有完整的小麦基因组图谱,就像拥有了一张详细地图,可以清楚解析基因组里的一些复杂区域。“这就像找到了小麦基因组里一个个房间的小钥匙,为研究这些复杂区域的进化过程提供了新线索。”何航说。
利用这张高质量基因组图谱,研究团队还注释了14万多个高置信度蛋白编码基因,其中包括许多新发现的抗病基因,这为小麦抗病育种提供了新方向。
邓兴旺说,这一完整的小麦基因组图谱在完整性、连续性和准确性上具有显著优势,不仅深化了人们对小麦基因组结构和进化机制的理解,还为解析其他复杂多倍体作物基因组提供了范例。依托此图谱,未来科学家将能更精准挖掘与产量、品质、抗病性相关的关键基因,为小麦品种改良带来突破。
现代普通小麦是由三个祖先物种杂交形成的六倍体作物。作为古老的粮食作物和人类“粮仓支柱”,小麦这种作物的产量和质量的提升一直是科学家关注的焦点。
北京大学现代农业研究院、潍坊现代农业山东省实验室、小麦育种全国重点实验室近日在国际学术期刊《自然·遗传学》上发表一项重要成果,即在国际上首次成功绘制六倍体小麦的端粒到端粒(T2T)完整基因组图谱,实现了小麦基因组从“头”到“尾”无缺口的精确“拼图”。
专家认为,该成果是中国在农业基因组学研究领域取得的新突破,意味着小麦基因组研究迈入新阶段,为小麦高产和粮食安全提供了重要科技支撑。
小麦基因组堪称“植物界的珠穆朗玛峰”,不仅个头庞大,遗传密码总长是水稻的近40倍、人类的近5倍,且基因组中超八成是重复序列——这如同把一段长文复印成千上万次后再拼贴起来,让人无法窥其全貌,阻碍了小麦研究和育种应用深入。
北京大学现代农业研究院研究员何航说,通过高精度测序等前沿技术并结合多种算法,团队成功构建了拥有约145亿个碱基的六倍体小麦T2T基因组。“端粒是存在于真核生物染色体末端的重复DNA序列,我们首次实现了21对小麦染色体从端粒到端粒的无缺口拼接。”
“基因组就像是一条拥有多条染色体的长线。过去小麦基因组这条长线上有很多缺失的部分,我们是国际上第一次把这整条长线完整连起来,把其从‘头’到‘尾’没有一点缺口地拼装起来,形成完整的小麦基因组图谱。”北京大学现代农业研究院院长、首席科学家邓兴旺说,“这为未来的分子设计育种奠定了基石。”
拥有完整的小麦基因组图谱,就像拥有了一张详细地图,可以清楚解析基因组里的一些复杂区域。“这就像找到了小麦基因组里一个个房间的小钥匙,为研究这些复杂区域的进化过程提供了新线索。”何航说。
利用这张高质量基因组图谱,研究团队还注释了14万多个高置信度蛋白编码基因,其中包括许多新发现的抗病基因,这为小麦抗病育种提供了新方向。
邓兴旺说,这一完整的小麦基因组图谱在完整性、连续性和准确性上具有显著优势,不仅深化了人们对小麦基因组结构和进化机制的理解,还为解析其他复杂多倍体作物基因组提供了范例。依托此图谱,未来科学家将能更精准挖掘与产量、品质、抗病性相关的关键基因,为小麦品种改良带来突破。
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