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小麦的“硬核亲属”十倍体长穗偃麦草,基因杂乱如“天书”。近来,西北农林科技大学教授吉万全团队成功破译其基因组,绘出高质量“育种导航图”,让小麦抗病、抗旱、耐盐碱育种从此有图可循。
小麦“娇气”——怕旱、怕盐碱地、怕各种病害。怎样让它变得更皮实?科学家们想了个办法:给小麦找个凶猛的“亲属”来帮助。这个“亲属”便是十倍体长穗偃麦草。它尽管不能直接磨面粉,但本事特别大:小麦怕的锈病、白粉病、赤霉病,它不怕;天旱、地咸、土壤瘠薄,它也能扛。更凶猛的是,它的穗子长、花又多,简直是小麦界的“万能选手”。
可问题来了——这个“亲属”的基因真实太大、太杂乱了。它的基因组有40吉碱基(Gb),是人类的十几倍,并且里边有许多重复、类似的片段,就像一本写满了字、却到处是重复语句的天书,科学家一向无法把它完好读出来。
这些问题被吉万全团队处理了。团队制作的这张“地图”包括了41.33吉碱基的遗传信息,还判定出57万多个高置信度基因,是现在小麦家族里基因数量最多的“基因库”。其间,有3万多个是调控开关,3万多个是抗病基因。特别值得一提的是,那个能让小麦反抗赤霉病的要害基因Fhb7,居然形成了含22个复制的“基因簇”,散布在五条染色体上,抗病潜力十分强壮。
这么精密的图谱,相当于给育种家发了一张“导航图”。有了它,科学家能够更精准地找到长穗偃麦草里那些有用的基因,把它们“搬”到小麦身上,还能追寻这些基因在杂交子孙里跑到了哪里。
团队创制出2000多份抗病抗逆的新种质,育成15个小偃麦新种类。其间“西农511”接连五年当选国家主导种类,累计推行近5000万亩,完成了抗病和优质的同步提高。
研讨团队还构建了包括348份资料的小麦—十倍体长穗偃麦草渐渗系集体“导航图”,体系编目了育种实践中捕获的有利变异,乃至找到了蓝粒小麦蓝色糊粉层的候选调控因子。这些作业,把几十年的远缘杂交经历和现代基因组学连在了一同,为小麦育种供给了能够直接用的“靶点”和资料。
简单说,有了这张“导航图”,育种家能更准、更快地把十倍体长穗偃麦草的好基因“搬”进小麦。今后,人们有望吃到更抗病、更安全、在盐碱地也能长得好的小麦新种类。
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