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野生小麦基因组测序提供了“时间隧道”能够促进未来的粮食生产和安全

一个全球研究团队在“科学”杂志上发表了有史以来第一个Wild Emmer小麦基因组序列。野生Emmer小麦是世界上几乎所有驯化小麦的原始形式,包括硬粒小麦(面食)和面包小麦。野生二粒小麦的产量太低,不适合今天的农民使用,但它含有许多有吸引力的特征,正在被植物育种者用来改良小麦。

野生小麦基因组测序提供了“时间隧道”能够促进未来的粮食生产和安全

该研究由特拉维夫大学植物科学与食品安全学院和谷物作物改良研究所的Assaf Distelfeld博士领导,与来自世界各地的数十名科学家和以色列的一家公司--NRGene合作开发生物信息学技术加速了研究。

“这项研究是公共和私人实体之间的协同合作,”特拉维夫大学乔治S.怀斯生命科学学院院长Daniel Chamovitz博士说,他也参与了这项研究。“最终,这项研究将对全球食品安全和安全产生重大影响。”

“我们能够如此迅速地产生野生Emmer小麦基因组序列,这是基因组研究向前迈出的一大步,”萨斯喀彻温大学的Curtis Pozniak博士说,他是加拿大农业部战略研究项目的项目组成员和主席。“小麦占全球人类消耗卡路里的近20%,所以强调提高小麦的产量和质量对我们未来的食物供应至关重要。”

“从生物学和历史的角度来看,我们创造了一个'时间隧道',我们可以用它来检查农业起源之前的小麦,”Distelfeld博士说。“我们与现代小麦的比较使我们能够确定参与驯化的基因 - 从野外种植的小麦到现代品种的过渡。虽然野生小麦的种子很容易从植物上掉下来并分散,但两个基因的变化意味着在驯化的小麦中,种子仍然附着在茎上;正是这种特性使人类能够收获小麦。“

堪萨斯州立大学的Eduard Akhunov博士说:“这一新资源使我们能够确定一些其他基因,这些基因控制了早期人类在小麦驯化过程中选择的主要性状,并为开发现代小麦品种奠定了基础。”“这些基因为未来的育种工作提供了宝贵的资源。野生的Emmer被认为是一种新的变异来源,可以帮助改善谷物的营养质量以及对疾病和限水条件的耐受性。”

“已经开始实施新的基因组工具,以确定在不断变化的环境下改善小麦生产的新基因,”以色列耶路撒冷希伯来大学的Zvi Peleg博士解释说。“虽然许多现代小麦品种都容易受到水分胁迫的影响,但Wild Emmer在干旱易发的地中海气候下经历了漫长的进化历史。因此,在小麦育种计划中利用野生基因可以促进更少的水产量。”“小麦基因组比大多数其他作物复杂得多,其基因组数量是人类基因组的四倍。”NRGene首席执行官Gil Ronen博士说。“尽管如此,我们开发的计算技术使我们能够快速组装Wild Emmer中发现的非常大且复杂的基因组。

由于利用DNA和蛋白质连接的其他技术,Wild Emmer小麦的14条染色体的序列首次被折叠成精细的顺序。“最初在人类身上进行过测试,最近在大麦中进行了测试,两者的基因组都比野生Emmer小麦更小,”德国莱布尼兹植物遗传与作物植物研究所遗传资源基因组学家Nils Stein博士说。 。“这些创新技术改变了组装大型谷物基因组的游戏规则。”

“这种用于Wild Emmer小麦的测序方法前所未有,为硬粒小麦(野生Emmer的驯化形式)的序列铺平了道路。现在我们可以更好地了解人类如何将这种野生植物转化为现代的,高产的和高的优质作物,“瑞典基因组学和生物信息学研究中心(意大利)主任,国际硬粒小麦基因组测序联盟协调员Luigi Cattivelli博士说。“这种野生Emmer小麦测序和方法对整个小麦社区的改善和更好地了解营养机制是一项宝贵的贡献,”蒙大拿州立大学蒙大拿植物科学捐赠主席Hikmet Budak博士说。

“我们现在拥有直接研究作物的工具,比以往任何时候都更有效地制作和应用我们的发现,”Distelfeld博士总结道。

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