光明网讯(记者 宋雅娟 张蕃)近日,中国农业科学院作物科学研究所小麦基因资源发掘与利用创新团队揭示了过去70年我国小麦育成品种基因组重塑和优化的过程,发现小麦3个亚基因组间存在显著的育种选择非对称性,提出基于跨着丝粒区形成的大的单倍型区段优劣评估品种(品系)育种价值的策略。相关研究成果在线发表在《分子植物(Molecular Plant)》上。

据张学勇研究员介绍,新中国成立70年来,我国育成了3000多个小麦品种,老一辈科学家从遗传学角度总结了它们的形成和演变规律。然而,目前很少有研究从基因组学的角度来客观阐述小麦育种规律。正如小麦育种专家庄巧生院士所说,目前的育种有技术加经验,也有一些目前看来尚属于心领神会,难以言传身教的艺术成分。如今,基于规模化品种的重测序成为系统解析优异种质资源和重大品种形成和演变的重要技术和方法,为从新的角度分析和认识育种中的规律提供了可能。

研究人员对145份不同时期小麦代表性品种进行重测序,构建了高密度的基因组变异图谱,分析材料涵盖了70年来主要的大面积推广品种、骨干亲本和具有代表性的地方品种。研究发现20世纪50-60年代的品种基因组组成以我国地方品种为主,而70-80年代则以引进品种的贡献为主,80年代中后期引进品种的贡献达到顶峰;引进种质贡献了一些我国地方品种中缺乏的单倍型区段,这从基因组学层面客观地反映了我国小麦育种的历史。进一步研究发现,在人工选择育种进程中,小麦的A、B、D三个基因组间和共线区域的同源基因之间表现出强烈的非对称选择规律。同时,研究人员以育种进程中,小麦偃6号及其衍生品种为例,系统研究了杂交选育过程中强连锁单倍型区段的形成和演化规律,明确了一些单倍型区段所控制的性状。这为以系谱为基础,以基因组学为手段,解析每一个骨干亲本所携带的优良区段提供了很好的思路和样板,也为小麦基因组选择育种提供了重要依据和理论指导。该研究为解析育种“骨干亲本”找到突破口,将进一步提升优异种质资源的理论和应用价值,推动我国小麦基因组学与育种学更紧密的结合。

图1、小麦1A、2A、6A染色体跨着丝粒区形成很大的与重要性状相关联的单倍型区段

图2、以系谱为基础,根据骨干亲本衍生品种多样性变化情况可基本判断这些区段育种价值的优劣

该研究得到科技部国家重点研发计划、中央公益性科研机构基础研究基金、中国农科院科技创新工程项目资助。

[ 责编:武玥彤]

推荐内容