研究人員重建野生小麥的基因組

由特拉維夫大學(xué)科學(xué)家Assaf Distelfeld博士領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組重建了野生小麥Triticum turgidum的基因組，該小麥是世界上幾乎所有馴化小麥的原始形式。

小麥是奠基作物之一，有可能在 10,000多年前促使新石器時代過渡到肥沃新月的農(nóng)業(yè)社會。

其馴化導(dǎo)致性狀發(fā)生變化，這主要與種子休眠，穗形態(tài)和籽粒發(fā)育有關(guān)。

例如，雖然野生小麥的穗狀花序在成熟時會破碎，但所有馴化的小麥穗狀花序仍保持完整，這使收割更加容易。

Distelfeld博士說：“從生物學(xué)和歷史的角度來看，我們創(chuàng)建了一個“時間隧道”，可以用來檢查農(nóng)業(yè)起源之前的小麥。”

為了重建小麥小麥的14條染色體，Distelfeld博士及其合作者使用了3D基因測序數(shù)據(jù)和軟件。

“與其他大多數(shù)農(nóng)作物相比，小麥的基因組要復(fù)雜得多，其基因組是人類基因組大小的三倍，”合著者，以色列NRGene公司首席執(zhí)行官吉爾·羅寧博士說。

“不過，我們開發(fā)的計算技術(shù)使我們能夠快速組裝野生小麥的14條染色體中發(fā)現(xiàn)的非常大而復(fù)雜的基因組，使其達到基因組研究從未達到的標準。”

薩斯喀徹溫大學(xué)的合著者Curtis Pozniak博士補充說：“我們?nèi)绱搜杆俚禺a(chǎn)生野生小麥基因組序列的能力是基因組研究的一大進步。”

“小麥幾乎占人類消耗的熱量的20%，因此，對提高小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量的高度重視對我們未來的糧食供應(yīng)至關(guān)重要。”

為了了解進化到非破碎狀態(tài)的潛在遺傳變化，研究人員將負責馴化小麥破碎的基因與野生小麥的相應(yīng)基因進行了比較。

他們在馴化的小麥中鑒定了兩個失去功能的基因簇。

當他們用恢復(fù)了這些基因簇之一的小麥菌株進行工程改造時，小麥表現(xiàn)出獨特的尖峰，其上部是脆性的，而下部是不脆性的。

這些結(jié)果表明，這兩個基因簇在轉(zhuǎn)化野生小麥的脆性中起作用。

Distelfeld博士說：“我們與現(xiàn)代小麥的比較使我們能夠鑒定出允許馴化的精確基因-從野生種小麥過渡到現(xiàn)代品種。”

“雖然野生小麥的種子很容易從植物上掉下來并散落開來，但兩個基因的變化意味著在馴化的小麥中，種子仍然附著在莖上;正是這種特性使人類能夠收獲小麥。”

特拉維夫大學(xué)的合著者丹尼爾·查莫維茨博士說：“這項研究是公共和私人實體之間的協(xié)同合作伙伴關(guān)系。”

“最終，這項研究將對全球糧食安全產(chǎn)生重大影響。”

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