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新解碼的小麥基因組開啟了工程超級食品的大門

2018-12-23 19:17:51 ? 來源：

調整作物的DNA使其更加堅硬和高效是基因編輯技術最有希望的應用之一。這對小麥來說是不可能的，因為它的復雜基因組已被證明難以解碼，但現在一個國際研究團隊終于破解了它。

為了解決這個問題，超過85%的基因組由重復的部分組成。對基因組進行測序是通過將其分解成塊以使其更容易閱讀然后再將它們拼接在一起來完成的，但如果它的大部分是相同的話，這很難做到。

這就是為什么花了200多名研究人員13年來為面包小麥建立第一個完全注釋的參考基因組，國際小麥基因組測序聯盟(IWGSC)本周在科學論文中提出了這一點?；蚪M提供了一個地圖，使植物生物學家能夠確定基因和調控網絡，這些基因和調控網絡負責產量，耐旱性和抗蟲性等許多有用的特性。

這可能是至關重要的，因為根據聯合國糧食及農業(yè)組織的數據，小麥是世界上三分之一左右的主要作物，到2050年，產量需要增加60%才能跟上人口增長的步伐。

研究人員長期以來一直使用傳統的雜交育種方法培育新的小麥品種，但這個過程既昂貴又費時且難以預測，因為不可能保證后代會從父母那里繼承正確的基因組合。

位于墨西哥城附近的國際玉米和小麥改良中心(CIMMYT)領導了大量此項工作，但其小麥研究負責人Ravi Singh告訴大西洋他們已經開始利用新基因組來識別遺傳密碼潛在的重要特征。

他們能夠做到這一點，因為基因組實際上已于2017年1月提供給研究人員。這意味著已經有大量關于新知識實際應用的工作，本周的出版物還伴隨著其他六項科學，科學進展的研究。，和基因組生物學。

間的發(fā)現迄今所取得是，使莖的植物更硬的基因(并因此更耐干鉆害蟲)，與大米，科學家們已經用來提高此特征在實驗室生長的植物粒度共享一個基因和365種蛋白質的基因，在人類中產生過敏反應，如乳糜瀉。

IWGSC的研究人員甚至在基因組中利用基因編輯技術CRISPR配對發(fā)現，確定負責開花時間的基因，并對其進行編輯，使植物早日開花數天。他們還在研究如何在不同的發(fā)育階段開啟或關閉特定基因，這開啟了將作物的遺傳定制于其季節(jié)性環(huán)境的誘人前景。

最終，科學家面臨的最大挑戰(zhàn)可能是監(jiān)管。歐盟最高法院 - 歐盟法院 -最近裁定，CRISPR編輯的工廠受制于該集團嚴格的通用汽車規(guī)則，許多人擔心這些規(guī)則可能會扼殺創(chuàng)新。最近有關CRISPR潛在意外后果的披露意味著我們不太可能在短期內看到態(tài)度轉變。

還有一個有效的論點，即世界上許多糧食問題不是生產問題，而是物流問題。特別是在發(fā)展中國家，由于運輸不足，儲存不良以及缺乏包裝技術，大量產品被浪費或損壞。是否應將資金用于改善供應鏈而非新作物品種是一個懸而未決的問題。

但是，隨著氣候變化使我們的地球變得越來越荒涼和不可預測，快速調整我們的作物到新環(huán)境的能力可能是我們的工具庫中的關鍵工具。已經破解了大米，玉米和大豆，令人放心的是，我們已經能夠將世界上種植最廣泛的作物添加到我們的庫存中。

小麥的基因組圖譜被證明是如此困難的部分原因在于其龐大的大小 - 與人類的20,000個相比，接近108,000個基因。它還包含三對每條染色體，因為我們今天所知的植物實際上是幾千年前雜交的三種草的雜交。

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