一个研究小组绘制了一种古老谷物小麦的完整基因组图谱，揭示了小麦的进化史。这一突破可以使面包小麦品种的发展具有更好的特性，如抗病性、更高的产量和更好的耐寒性。
研究人员绘制了古代小麦的基因组图谱，为利用小麦的遗传多样性培育更具弹性和营养的面包小麦品种开辟了道路。
中东是谷物作物驯化的历史发源地之一，以中东的声誉为基础，kaust领导的一个研究小组编制了一种被称为einkorn的古代谷物的第一个完整基因组图谱。
这个52亿个字母长的序列为了解不同小麦物种的进化起源提供了一个窗口。它可以帮助农民和作物育种者培育出抗病能力强、产量高、耐寒性更好的面包小麦品种。
利用遗传多样性促进未来育种
“通过了解einkorn的遗传多样性和进化史，研究人员现在可以利用其未来育种工作的潜力，并开发更具弹性和营养的小麦品种，”该研究的第一作者之一，KAUST的前博士生Hanin Ahmed说。
艾肯是世界上最古老的驯化谷物之一，可以追溯到一万多年前中东肥沃的地区，在那里开始了它的种植。被称为单粒小麦的小麦至今仍被食用，因其独特的风味和众多的营养价值而备受珍视。然而，随着面包小麦的普及，几千年来它在全球粮食生产中的重要性逐渐下降。
单粒小麦(Triticum monococum)的绘画，显示驯化(左)和野生(右)的小麦穗。70x50cm，纸上水彩。图片来源:?2023 KAUST沙漠农业中心的Robyn Palescandolo
面包小麦品种通常产量较高，这使它们在经济上更适合大规模商业化农业。然而，与它的野生近亲相比，现代面包小麦的遗传多样性减少了——许多育种者现在担心现有的作物在面对气候变化和新的疾病威胁时将如何生存。
输入单粒小麦。因为这种古老的谷物保留了更大的基因库，它可以保存开发面包小麦所需的基因秘密，从而继续养活世界上不断增长的人口。
解开古代谷物的秘密
为了解开这些秘密，由KAUST的西蒙·克拉廷格和杰西·波兰领导的一个团队，结合了DNA测序技术，为野生和驯化的玉米品种创造了高质量的基因组组装。
研究人员此前认为，小麦的进化是一个稳定的过程，不同小麦品种之间的混合是有限的。但是，根据Krattinger的说法:“我们的基因组分析现在表明，小麦的历史要复杂得多，涉及到不同小麦品种之间的大量混合和基因流动，”包括einkorn，它可能与其他小麦品种生长得很近，导致两个密切相关的物种之间的DNA混合至今仍然很明显。
就像人类基因组中含有来自尼安德特人的序列一样，现代面包小麦的基因组中也含有残余的玉米DNA。
事实上，Krattinger指出，过去引入的玉米基因可能在帮助面包小麦适应不断变化的气候条件方面发挥了作用。如果历史有什么启示的话，未来也会如此，尤其是在现代分子引导育种技术的帮助下。
“我们实验室的资源将有助于精确地将有益基因从玉米转移到面包小麦上，”克拉廷格说。
参考:作者:Hanin Ibrahim Ahmed, Matthias Heuberger, Adam Schoen, al- hoe Koo, Jesus Quiroz-Chavez, Laxman Adhikari, John Raupp, stacimane Cauet, Nathalie Rodde, Charlotte Cravero, Caroline Callot, Gerard R. Lazo, Nagarajan Kathiresan, Parva K. Sharma, Ian Moot, Inderjit Singh Yadav, Lovepreet Singh, Gautam Saripalli, Nidhi Rawat, Raju Datla, Naveenkumar Athiyannan, Ricardo H. Ramirez-Gonzalez, Cristobal uway, Thomas Wicker，Vijay K. Tiwari, Michael Abrouk, Jesse Poland和Simon G. Krattinger, 2023年8月2日，《自然》。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 06389 - 7
