近日,中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團隊揭示了過去70年我國小麥育成品種基因組重塑和優(yōu)化的過程,發(fā)現(xiàn)小麥3個亞基因組間存在顯著的育種選擇非對稱性,提出基于跨著絲粒區(qū)形成的大的單倍型區(qū)段優(yōu)劣評估品種(品系)育種價值的策略。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《分子植物(MolecularPlant)》上。
據(jù)作科所張學勇研究員介紹,新中國成立以來,我國育成了3000多個小麥品種,老一輩科學家從遺傳學角度總結(jié)了它們的形成和演變規(guī)律。然而,目前很少有研究從基因組學的角度來客觀闡述小麥育種規(guī)律。正如小麥育種專家莊巧生院士所說,目前的育種有技術(shù)加經(jīng)驗,也有一些目前看來尚屬于心領(lǐng)神會,難以言傳身教的藝術(shù)成分。如今,基于規(guī)?;贩N的重測序成為系統(tǒng)解析優(yōu)異種質(zhì)資源和重大品種形成和演變的重要技術(shù)和方法,為從新的角度分析和認識育種中的規(guī)律提供了可能。
研究人員對145份不同時期小麥代表性品種進行重測序,構(gòu)建了高密度的基因組變異圖譜,分析材料涵蓋了70年來主要的大面積推廣品種、骨干親本和具有代表性的地方品種。研究發(fā)現(xiàn)20世紀50-60年代的品種基因組組成以我國地方品種為主,而70-80年代則以引進品種的貢獻為主,80年代中后期引進品種的貢獻達到頂峰;引進種質(zhì)貢獻了一些我國地方品種中缺乏的單倍型區(qū)段,這從基因組學層面客觀地反映了我國小麥育種的歷史。進一步研究發(fā)現(xiàn),在人工選擇育種進程中,小麥的A、B、D三個基因組間和共線區(qū)域的同源基因之間表現(xiàn)出強烈的非對稱選擇規(guī)律。
同時,研究人員以育種進程中小麥偃6號及其衍生品種為例,系統(tǒng)研究了雜交選育過程中強連鎖單倍型區(qū)段的形成和演化規(guī)律,明確了一些單倍型區(qū)段所控制的性狀。這為以系譜為基礎,以基因組學為手段,解析每一個骨干親本所攜帶的優(yōu)良區(qū)段提供了很好的思路和樣板,也為小麥基因組選擇育種提供了重要依據(jù)和理論指導。該研究為解析育種“骨干親本”找到突破口,將進一步提升優(yōu)異種質(zhì)資源的理論和應用價值,推動我國小麥基因組學與育種學更緊密的結(jié)合。 (單位:中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所 )