在国际小麦基因组测序联盟(IWGSC)本周公布的第一个完全注释的参考基因组面包小麦(小麦)，是世界上最重要的作物之一。

小麦是地球上种植最广泛的作物，占人类消耗的总卡路里的五分之一。

它还有一个庞大而复杂的基因组，有160亿个碱基对 - DNA的构建模块 - 比人类基因组大五倍多。

但是小麦很容易受到干旱和洪水的影响，每年都会受到小麦锈病等疾病的破坏。其基因组测序为更快速生产适应气候挑战的小麦品种铺平了道路，产量更高，营养质量更高，可持续性更高。

对小麦基因组进行测序一直是一个巨大的挑战。除了它的巨大之外，它还有三个亚基因组，其中很大一部分由重复元素组成。这意味着基因组的大部分区域彼此非常相似(如果不相同)。到目前为止，这使得难以区分每个亚基因组并将基因组组合成正确的顺序。

一个新的论文发表在杂志科学提出了面包小麦品种中国春的完全注释参考基因组。

它详细介绍了21条染色体的序列，107,891个基因的精确位置和400多万个分子标记，以及含有影响基因表达的调控元件的基因之间的序列信息。

IWGSC执行主任Kellye Eversole博士说：“小麦参考基因组的出版是许多人在IWGSC的旗帜下聚集在一起，做出被认为不可能的工作的高潮。”

“产生参考序列的方法以及该联盟的原则和政策为大型复杂植物基因组的测序提供了模型，并重申了国际合作对促进粮食安全的重要性。”

“小麦基因组序列让我们看看小麦引擎。我们所看到的是精美的组合，以便通过选择来改变和适应不同的环境，以及在各种气候条件下维持生存基本结构的足够稳定性，“墨尔本大学和默多克大学的Rudi Appels教授说。 。

预计高质量参考基因组序列的可用性将在未来几十年促进小麦的改良，其益处类似于在其参考序列产生后用玉米和水稻观察到的益处。

“您如何感谢坚持并成功对小麦基因组进行测序并永远改变小麦育种的科学家团队?也许这不是一个科学家的话，而是带着营养良好的孩子和他们的家庭的微笑，他们的生活变得更好，“内布拉斯加大学林肯分校的Stephen Baenziger教授说。

小麦参考序列的影响在科学界已经具有重要意义，例如在同一天出版的另外六篇出版物描述和使用参考序列资源，一篇刊登于同一期“科学”杂志，一篇刊登于期刊“科学进展”和“基因组生物学”期刊中的四篇。

在第二个科学论文提供了注释和资源以支持研究和育种人员在了解小麦基因如何影响性状。

它使用新的参考基因组对同源基因的表达进行全基因组分析，或者基因拷贝相似但起源于不同的祖先基因组。

在面包小麦中精确定位这些将有助于科学家更好地了解多倍体小麦的基本生物学。

通过将基因表达数据集与小麦基因组序列相结合，John Innes Center科学家Ricardo Humberto Ramirez-Gonzalez及其合着者揭示了在各种组织，发育阶段和小麦品种中同源基因表达的平衡。

他们在发育和暴露于压力期间鉴定了基因表达和共表达网络中的组织特异性偏差。

他们说：“我们的工作提供了一个框架，可以锁定支撑小麦有价值农业特性的关键基因。”

最后，在利用新参考序列的科学进展研究中，默多克大学的AngélaJuhász博士和匈牙利科学院农业研究中心及其同事密切研究了导致各种小麦免疫疾病和过敏症的蛋白质，如乳糜泻，面包师的哮喘和小麦依赖性运动引起的过敏反应(WDEIA)。

“暴露于小麦中的特定蛋白质会导致某些人出现严重的过敏反应。例如，乳糜泻 - 一种全球流行的慢性炎症性疾病 - 由谷蛋白蛋白质麦醇溶蛋白和谷蛋白引发，两者都在小麦中常见，“他们说。

“此外，呼吸道或皮肤接触其他类型的蛋白质也与免疫反应有关。然而，由于小麦基因组的复杂性以及该作物缺乏完整的基因组信息，对这些蛋白质性质的详细了解仍然难以捉摸。“

研究人员利用小麦基因组搜索编码已知过敏诱导小麦蛋白的基因，并在整个序列中进行映射。

他们的分析发现了828种已知和以前未知的与免疫反应蛋白有关的基因。

结果表明，与乳糜和WDEIA相关的基因在淀粉胚乳(烘焙面粉的来源)中表达，而各种脂质转移蛋白和α-淀粉酶胰蛋白酶抑制剂基因家族参与了面包师的哮喘。

此外，该研究表明，开花期间的温度胁迫可以增加主要乳糜泻和WDEIA蛋白的水平。

“我们的分析提供了关于环境和生长条件对人类消费者蛋白质水平的作用的重要见解，”该研究的作者说。

“这项工作还将为低过敏小麦品种的生产提供信息，其中包括对食品行业有用的品种。”