研究人员重建野生小麦基因组

由特拉维夫大学科学家Assaf Distelfeld博士领导的国际研究小组重建了野生小麦Triticum turgidum的基因组，这是世界上几乎所有驯化小麦的原始形式。

小麦是1万多年前可能推动新石器时代过渡到肥沃新月农业社会的创始作物之一。

它的驯化导致了性状的转变，这主要与种子休眠，穗形态和谷粒发育有关。

例如，当野生小麦的穗状花序在成熟时破碎，所有驯化的小麦穗状花序保持完整，这使得更容易收获。

“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。

为了重建Triticum turgidum的14条染色体，Distelfeld博士和共同作者使用了3D基因测序数据和软件。

“小麦基因组比大多数其他作物复杂得多，其基因组的大小是人类基因组的三倍，”共同作者，以色列NRGene有限公司首席执行官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野生小麦14条染色体中发现的非常大且复杂的基因组，达到基因组研究前所未有的标准。”

“我们快速生成野生小麦基因组序列的能力是基因组研究向前迈出的一大步，”共同作者，萨斯喀彻温大学的Curtis Pozniak博士补充说。

“小麦占全球人类消耗卡路里的近20%，因此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。”

为了了解进化过渡到非破碎状态的基因变化，研究人员将驯化小麦中破碎的基因与野生小麦中相应的基因进行了比较。

他们发现驯化小麦中已失去其功能的两个基因簇。

当他们设计小麦品种并恢复其中一个基因簇时，小麦表现出独特的尖峰，其中上部脆，下部不脆。

这些结果表明，这两个基因簇在转化野生小麦的脆性方面起着重要作用。

“我们与现代小麦的比较使我们能够确定允许驯化的精确基因 - 从野外种植的小麦到现代品种的过渡，”Distelfeld博士说。

“虽然野生小麦的种子容易从植物上脱落并分散，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。“

“这项研究是公共和私人实体之间的协同合作，”共同作者，特拉维夫大学的Daniel Chamovitz博士说。

“最终，这项研究将对全球粮食安全产生重大影响。”

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