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                科學家揭示小麥重大品種基因組演變規律

                糧油2020-09-23 來源:中國農業科學院微信號
                 近日,中國農業科學院作物科學研究所小麥基因資源發掘與利用創新團隊揭示了過去70年我國小麥育成品種基因組重塑和優化的過程,發現小麥3個亞基因組間存在顯著的育種選擇非對稱性,提出基于跨著絲粒區形成的大的單倍型區段優劣評估品種(品系)育種價值的策略。相關研究成果在線發表在《分子植物(Molecular Plant)》上。
                 
                  據張學勇研究員介紹,新中國成立70年來,我國育成了3000多個小麥品種,老一輩科學家從遺傳學角度總結了它們的形成和演變規律。然而,目前很少有研究從基因組學的角度來客觀闡述小麥育種規律。正如小麥育種專家莊巧生院士所說,目前的育種有技術加經驗,也有一些目前看來尚屬于心領神會,難以言傳身教的藝術成分。如今,基于規?;贩N的重測序成為系統解析優異種質資源和重大品種形成和演變的重要技術和方法,為從新的角度分析和認識育種中的規律提供了可能。
                 
                  研究人員對145份不同時期小麥代表性品種進行重測序,構建了高密度的基因組變異圖譜,分析材料涵蓋了70年來主要的大面積推廣品種、骨干親本和具有代表性的地方品種。研究發現20世紀50-60年代的品種基因組組成以我國地方品種為主,而70-80年代則以引進品種的貢獻為主,80年代中后期引進品種的貢獻達到頂峰;引進種質貢獻了一些我國地方品種中缺乏的單倍型區段,這從基因組學層面客觀地反映了我國小麥育種的歷史。進一步研究發現,在人工選擇育種進程中,小麥的A、B、D三個基因組間和共線區域的同源基因之間表現出強烈的非對稱選擇規律。同時,研究人員以育種進程中,“矮孟牛”和“小偃6號”及其衍生品種為例,系統研究了雜交選育過程中強連鎖單倍型區段的形成和演化規律,明確了一些單倍型區段所控制的性狀。這為以系譜為基礎,以基因組學為手段,解析每一個骨干親本所攜帶的優良區段提供了很好的思路和樣板,也為小麥基因組選擇育種提供了重要依據和理論指導。該研究為解析育種“骨干親本”找到突破口,將進一步提升優異種質資源的理論和應用價值,推動我國小麥基因組學與育種學更緊密的結合。
                  圖1、小麥1A、2A、6A染色體跨著絲粒區形成很大的與重要性狀相關聯的單倍型區段
                  圖2、以系譜為基礎,根據骨干親本衍生品種多樣性變化情況可基本判斷這些區段育種價值的優劣
                 
                  該研究得到科技部國家重點研發計劃、中央公益性科研機構基礎研究基金、中國農科院科技創新工程項目資助。
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