早在12000年前,人们就开始种植小麦。其中,单粒小麦被认为是人类种植的第一种作物。
随着农业技术的发展,普通小麦取代了单一小麦。人们一直在培育大颗粒、易脱粒的小麦。经过几个世纪的密集种植和培育,普通小麦已经失去了对干旱、高温和虫害的天然抵抗力。对于作物来说,在当前全球变暖和极端天气频发的情况下,这些抗性尤为重要。
为了帮助小麦“重获”这些重要的抗性,由美国马里兰大学科学家领导的研究小组对单个小麦的完整基因组进行了测序,并追溯了其进化历史。这些信息有助于研究人员识别抗病、抗旱、耐高温等遗传特性,并将其重新引入现代普通小麦。这是未来几年保护世界粮食供应免受气候变化和日益恶劣天气影响的重要一步。近日,相关研究发表在《自然》杂志上。
“这次基因组测序让我们意识到,单粒小麦是一个很好的模式物种。不仅可以为普通小麦的研究提供参考,也可以为黑麦、大麦、燕麦等其他谷物提供借鉴。”该论文的共同第一作者、马里兰大学的博士生亚当·舍恩(Adam Schoen)说。
与普通小麦不同的是,今天的单粒小麦仍然保留着野生种和驯化种,生长在多种环境中,基本处于粗放栽培状态,没有经过强有力的育种。这意味着它保留了很强的抵抗力。
马里兰大学教授Vijay Tiwari领导的大规模育种项目旨在将抗逆基因重新引入普通小麦。
然而,要从普通小麦的几十万个基因中找到与抗性相关的基因是非常困难的。在这一点上,单一的小麦是最好的帮手。通过将单个小麦的基因组与2018年成功测序的普通小麦的基因组进行比较,研究人员可以缩小目标范围,最终确定大约50亿个可以组成单个基因的碱基对,然后按照正确的顺序排列它们。
目前,研究人员已经开始识别影响作物经济因素的重要基因,如晶粒大小基因,并进行选择性培育。
此外,这项研究获得的单个小麦的完整基因组使科学家能够追溯小麦的进化史,从而对人类历史有更深入的了解。研究人员发现,自从它在欧洲和中亚首次被驯化和传播以来,单粒小麦已经杂交了许多轮。因此,对其基因组的详细分析可以为人类迁徙和定居的研究提供信息。(徐锐)
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06389-7
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