作科所牵头绘制出小麦D基因组序列草图

中国农业科学院办公室、作物科学研究所,2013-03-25

由中国农业科学院作物科学研究所与深圳华大基因研究院等单位合作，历经5年的努力，在国际上率先完成了小麦D 基因组供体种——粗山羊草基因组草图的绘制，结束了小麦没有组装基因组序列的历史。该项成果于3月24日在线发表在《自然（Nature）》杂志上，标志着我国的小麦基因组研究跨入了世界先进行列。

据项目牵头人、中国农科院作科所研究员贾继增介绍，小麦及其祖先种原产于西亚（以色列、伊拉克、伊朗、叙利亚、土耳其等）地区的一个很小的“新月沃”地带。在大约8000-10000年前，小麦的四倍体种（AB基因组）与粗山羊草（D基因组）通过天然杂交，生成了六倍体小麦（ABD基因组），此后才“冲出新月沃，走向世界”，发展成为全世界最主要的粮食作物。可见，D基因组的加入对小麦发展成为世界第一大粮食作物起了关键的作用。但由于小麦基因组庞大而复杂，普通小麦的基因组相当于水稻基因组的40倍，因此在进入基因组学时代之后，小麦基因组的研究严重滞后，大大制约了小麦品种改良及相关研究的进展。此次小麦D基因组序列草图的成功绘制，使小麦研究进入了一个新的发展时期，对于小麦育种、小麦种质资源、小麦功能基因组、小麦进化及比较基因组研究将产生巨大的推动作用。

通过与水稻、玉米、高粱、大麦等作物的基因组图比较，发现了小麦D基因组的特有基因

通过粗山羊草全基因组分析发现，小麦D基因组共有7条染色体，约44亿个碱基对，大约是水稻基因组的10倍。其抗病相关基因（如NBS-LRR基因等）、抗非生物应激反应的基因数量都发生显著扩张，因而大大增强了其抗病性、抗逆性与适应性。研究还发现，在D基因组中有小麦特有的品质相关基因，而且其中许多基因也发生了显著扩增，从而使小麦的品质性状大大得到改良，成为唯一能够制作馒头、面包、饺子等多种食品的粮食作物。正是由于D基因组的加入，才使小麦的抗病性、适应性与品质得到大大改良，推动小麦成为世界上种植区域最广的第一大粮食作物。

由于小麦中的抗寒相关基因数量大量扩增，因而使其成为北半球冬季唯一能够生存的粮食作物

贾继增说，小麦D基因组的供体种——粗山羊草的遗传多样性也非常丰富，其中蕴含着许多优良基因。D基因组草图的绘制为粗山羊草的开发利用及进一步的品种改良奠定了基础，有望使小麦常规育种与杂交小麦取得突破性进展。下一阶段，研究团队将围绕小麦基因组的精细图与单倍型图谱构建、小麦种质资源的变异组学与基因发掘等方面与全国有关单位开展协作攻关，力争用5年左右的时间推动我国的小麦研究跃居世界领先水平，实现我国小麦研究者数百年来的梦想。

论文链接：Aegilops tauschii draft genome sequence reveals a gene repertoire for wheat adaptation