山西农业大学在谷子功能基因组学研究领域获突破

部分科研团队成员在试验基地

培养箱种植的“小米”

8月31日，《自然—植物》在线发表了山西农业大学杂粮分子育种团队与中国农科院作物科学研究所等单位合作的成果，研究在国际上首次获得了超早熟谷子并发展成C4禾谷类研究的理想模式植物体系。

长期以来，模式植物拟南芥在引领重要科学发现和先进研究技术方面扮演着十分重要的角色。而随着水稻基因组测序的完成尤其是迷你种质“小薇”的创制，水稻作为禾本科的模式植物在基础研究领域业发挥了越来越重要的作用。然而，拟南芥和水稻都是C3植物，作为C4作物的模式植物时有很大的局限性，无法解决诸如C4光合代谢以及许多黍亚科特殊的基础问题。谷子起源于中国，有几千年栽培历史，而且谷子具有抗旱、耐瘠薄和C4高光效等突出优势，恰恰弥补了拟南芥和水稻作为模式植物的不足，是极具发展潜力的禾谷类模式植物。

由于谷子生育周期较长，植株高大，不适于作为模式植物在室内大规模培养。为解决这一难题，该研发团队对山西名优谷子晋谷21进行了大规模诱变，从中筛选到一个超早熟突变体“小米”，其生育期为2个月左右，株高约为30 厘米，与模式植物拟南芥相当。在此基础上，科研人员组装了高质量参考基因组，构建了全生育期基因表达图谱和多组学数据库，研发了高效遗传转化技术体系，从而将“小米”发展成C4禾谷类研究的理想模式植物，为开展分子育种和促进高产优质作物新品种的选育提供了便利条件。

“小米”模式植物体系的建立将极大地促进C4高光效、氮素高效吸收利用、抗旱节水、谷子白发病抗性、遗传驯化和优异品质形成的分子基础等研究。水稻模式植物体系“小薇”研发团队的钱前院士评价认为：“C3的模式作物有小薇，C4的又有了小米，希望‘小薇’和‘小米’共同筑起基础研究领域的新平台，为保障国家粮食安全作出应有的贡献。”

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41477-020-0747-7

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