遺傳發育所研究團隊領銜完成小麥A基因組測序

　　3月24日，國際著名學術刊物《自然》在線發表了題為Draft genome of the wheat A-genome progenitor Triticum urartu的研究論文。該項研究首次完成了小麥A基因組的測序和草圖繪制，比較全面地揭示了A基因組的結構和表達特征，對未來深入和系統地研究麥類植物結構與功能基因組學以及進一步推動栽培小麥的遺傳改良具有重要理論意義和實用價值。該項研究由中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物細胞與染色體工程國家重點實驗室小麥研究團隊發起，通過與深圳華大基因研究院和美國加州大學戴維斯分校合作順利完成。

　　小麥是全球最重要的糧食作物，養活了世界上40%的人口，提供全球20%的人類營養所需熱能和蛋白質。生產上廣泛種植的普通小麥是一個異源六倍體，含有A、B和D三個基因組。追本溯源，普通小麥是由祖先野生的一粒小麥（烏拉爾圖小麥，含AA基因組）與擬斯卑爾托山羊草（Aegilops speltoides，含BB基因組）雜交形成四倍體小麥（Triticum turgidum，含有AABB基因組）。大約在8000年前，四倍體小麥與粗山羊草（Aegilops tauschii, 含DD基因組）再一次自然雜交，經自然和人類的選擇形成如今廣泛栽培的普通小麥（Triticum aestivum, 含AABBDD基因組）。由于普通小麥基因組大（17000 Gb，是水稻基因組的40倍）而復雜，85%以上序列為重復序列，致使基因組測序研究困難重重，進展緩慢，成為了限制小麥基礎和應用研究進一步發展的一個瓶頸。含有A基因組的烏拉爾圖小麥是小麥A基因組的原始二倍體供體種，也是小麥進化的基礎性基因組（世界上所有小麥包括二、四、六倍體小麥、Timopheevii和 Zhukoviskyi小麥等都含有A基因組），在小麥進化過程中起著核心作用。

　　研究團隊利用新一代測序技術，對二倍體烏拉爾圖小麥G1812系的基因組進行了測序、組裝、注釋及相關分析。鑒定出了34,879個編碼蛋白基因，其基因數量與已知禾本科植物基因組的基因數相似。基因組比較研究發現，在進化過程中由于大量反轉座子重復序列在基因間的插入，導致了小麥A基因組的劇烈擴增。與已知禾本科作物基因組比較分析，鑒定出了3,425個A基因組特異基因和24個新小RNA，并發現含NB-ARC功能域的抗病基因在小麥A基因組明顯增多。這些基因和小RNA的擴張可能是賦予小麥抵御惡劣生存環境和廣適性的主要原因。通過同源基因的比對和關聯分析，還鑒定出了一批控制重要農藝性狀的基因，如控制籽粒長度和千粒重的TuGASR7基因。此外，該研究還篩選出大量的遺傳分子標記，將有助于重要數量農藝形狀基因的克隆及基因組選擇，促進小麥的分子育種。

　　有關專家指出，小麥A基因組測序和基因組圖譜繪制的完成，將為研究小麥馴化史提供一個全新的視角，并為多倍體小麥基因組的測序分析提供了二倍體基因組參照序列。注釋出的基因信息和分子標記有助于加速小麥的遺傳改良，對保障糧食安全和農業可持續發展具有重要作用。

二倍體烏拉爾圖小麥是普通小麥A基因組的原始共體