野生小麥基因圖譜——為馴化提供線索

小麥作為世界三大糧食作物之一，在農業上佔有重要地位。小麥發展歷史悠久，種植區域廣泛，幾乎世界上大部分地區都有種植，而且小麥的產量高。在科技日益發展的今天，許多生物科學家都會對小麥等農作物進行改良研究，近日，一位以色列的研究人員野生二粒小麥的基因組進行了分析，讓人們對小麥馴化後的基因組變化有了一定的了解。7月7日在《Science》雜誌上公布了此項研究結果。

圖片：小麥

對於硬質小麥和麵包小麥這些重要經濟作物來說，野生二粒小麥是直接祖先。以色列特拉維夫大學領導的研究小組利用全基因組鳥槍法測序和三維染色體構象捕獲測序的組合，生成了野生二粒小麥的10.1 Gb組裝。研究揭示了兩個基因的突變，這些基因可能使麥穗不再破碎，這是一個重要的馴化特徵。

文章的通訊作者、特拉維夫大學的Assaf Distelfeld表示：「從生物和歷史的角度來看，我們已經創造了一個『時空隧道』，讓我們能夠去研究現代農業以前的小麥。通過與現代小麥的比較，我們能夠鑒定出參與馴化的基因。」

和他的同事對野生二粒小麥種質Zavitan進行了全基因組鳥槍法測序。他們利用3D Hi-C數據對生成的scaffold進行驗證，將測序數據分配到14條假分子序列，這反映了14條野生二粒小麥的染色體。研究人員報告稱，這實現了10.5 Gb的組裝，其中10.1 Gb包含在14條假分子序列中。

同時，研究人員對野生二粒小麥不同發育階段的各個組織進行了RNA測序。他們建立了65,012高度可信的基因模型。同源性分析進一步表明，近四分之三的基因有同源對。

野生二粒小麥成熟後，完整的穗會分裂成小穗，其果實自然脫落，便於傳播。之後，在野生小麥馴化的過程中，破碎的麥穗轉變為不脫落的麥穗，從而更便於農民收割。不過，這種關鍵性轉變的分子基礎還不確定。

研究人員將Zavitan與馴化的硬質小麥進行雜交，發現了調控破碎表型的基因組區域，包括野生二粒小麥3A和3B染色體上兩個主要區域。具體來說，他們在3A染色體上鑒定出小麥基因TtBtr1-A和TtBtr2-A，在3B染色體上鑒定出TtBtr1-B和TtBtr2-B。

作者預測，馴化小麥含有的TtBtr1-A和TtBtr1-B等位基因變異可能影響蛋白質功能，導致破碎功能的喪失。他們在同基因小麥品系中檢驗了TtBtr1-A和TtBtr1-B的影響，發現這兩個純化隱性突變似乎是產生非破碎性狀所必需的。

文章的共同作者、堪薩斯州立大學的研究人員Eduard Akhunov表示：「這種新的資源讓我們能夠鑒定出一些控制主要性狀的基因，這些性狀在小麥馴化過程中被早期人類所選擇，是現代小麥品種的基礎。這些基因也為未來的育種工作提供了寶貴的資源。

野生二粒小麥在小麥品種中是處於祖輩地位，它的歷史很久遠。這次科學家通過對其進行的全基因組鳥槍法測序，讓人們了解到小麥的馴化過程。這是一項很有意義的研究，相信會對世界農業未來的發展提供寶貴的資源。以上內容由第一農經網小編為您整理，希望對您有所幫助。

（第一農經整理）

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