联合中国农业科学院作物科学研究所等国内外科研院校,在基因组水平全面展示了20世纪50年代以来中国小麦育种历史,揭示了不一样的层次的结构变异对小麦适应性和育种的影响,为全球种质资源的整合和利用,未来小麦智能设计育种提供了重要基因组支撑以及新的视角和策略。相关研究成果以研究长文形式
小麦是我国仅次于水稻的主粮作物,是异源六倍体,含有三个功能相似、染色体间可发生互换的亚基因组,赋予了其基因组很好的弹性和韧性,能够更好地耐受基因的丢失、重复、倒位、易位等结构变异冲击。对代表性小麦品种的基因组做多元化的分析,揭示其基因组水平的演进规律,对未来小麦育种将有一定的指导意义。
研究人员通过组装和解析17个中国小麦品种的基因组,在基因组水平全面地展示了20世纪50年代以来中国小麦育种结构变异的大多数来自及选择规律。研究之后发现,自20世纪80年代以来,欧洲和美洲品种的广泛引入导致了结构性变异(SVs)的显著积累,这些变异抑制了近着丝粒区域的重组,并对小麦适应环境、形成不同生态类型起到了关键作用。此外,研究探讨了饮食偏好、人口迁移和文化融合对中国北方、特别是西北地区小麦品种选择的影响,以及外源片段在小麦改良中的快速进化,为未来育种提供了宝贵资源、信息和方向参考。
该研究由中国农业大学联合中国农业科学院作物科学研究所、澳大利亚莫道克大学和天津极智生物科技有限公司等单位共同完成。作科所博士研究生焦成智、中国农业大学博士生谢小明、作科所郝晨阳研究员和天津极智生物科技有限公司陈力扬为论文共同第一作者,作科所张学勇研究员、中国农大郭伟龙教授和澳大利亚莫道克大学Rajeev K. Varshney教授为论文的共同通讯作者。同时,以上工作得到了国家重点研发计划、中国农科院创新工程、国家自然科学基金等项目资助。
中国工程院院士刘旭认为,此项研究前后经过三大阶段,标志着我国小麦的基础研究逐步迈入世界领先水平,必将推动我们国家作物种质资源的研究郑重进入大数据时代,加速重要基因的挖掘与利用研究。
中国工程院院士孙其信认为,该研究构建了迄今为止顶级规模、质量最高的小麦泛基因组,是一项里程碑式的进展,成功解读了小麦广泛环境适应性和品质形成背后的“基因密码”,所揭示的丰富结构变异反映了小麦基因组高度的可塑性。这一工作是近年来作物学研究与大数据交叉融合攻关的范例,研究成果也将为智能设计育种提供重要基因组支撑和理论指导。
种子是粮食安全的命脉,一粒良种,万顷丰饶。多年以来,一代代中国农大人戮力同心、默默耕耘、攻坚克难,开创基因密码无穷奥秘,打破“卡脖子”技术重重枷锁,推动小麦良种繁育,筑牢粮食安全之基。
上世纪40年代,蔡旭院士利用早期在美国搜集的3000余份小麦育种资源,选育出“早洋麦”“胜利麦”“明尼2761”等一批优良骨干亲本,开创了中国农业大学小麦种质资源创新以及育种工作,在我国小麦育种和生产中发挥了重要作用。
上世纪七八十年代,中国农大科研团队育成“农大311”等四个品种,在1978年获全国科学大会奖。随后,杨作民、刘广田等一批老先生继承并发扬农大的小麦育种事业,在小麦抗病遗传和品质改良方面做出突出的贡献。
当麦香飘过岁月,发展种业的接力棒交到新一代中国农大人手中。历时十年,学校小麦研究中心发表我国小麦基因图位克隆首篇Nature;校庆日当天,孙其信校长团队将研制的小麦新品种,研磨成粉,从鸡泽实验站运送到校,做成各式各样的花式馒头,满足学生们的味蕾;今年9月,小麦研究中心又开发出新型小麦分子标记系统,为实现数字化的小麦种质管理、精准育种决策提供新思路……
近5年来,勇攀科技高峰的中国农大人,在小麦、玉米等农业基础研究领域积极发挥“主力军”作用,发表Cell、Nature、Science高水平研究成果12篇,研制出拥有中国自主知识产权的食品安全快速检测产品,打破了国际垄断;在农业关键核心技术突破上发挥“生力军”作用,在生物育种、盐碱地综合治理、绿色增产增效等领域,产出一批自主可控的农业关键技术。(数据截至2024年9月)
一项项科研硕果“落地开花”,不仅凝聚着中国农大科研人员夜以继日的奋斗和坚持,也彰显出学校科研团队强劲的创新能力。强国先强农,农大作先锋,扎根祖国大地,面向世界未来,肩负强农兴农使命,投身伟大的创新时代,农业未来的万里春光将不断在此铺陈……
部分素材来源:中国农业大学官网/官微、作物科学联盟、植物微生物最前线、中国农科院作科所、植物科学最前沿等
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731部队是日本军国主义者在第二次世界大战期间下令组建的细菌战秘密部队之一。1931年到1945年期间,731部队进行骇人听闻的人体实验和细菌战等,在中国犯下滔天罪行。数千名中国、苏联、朝鲜战俘和中国平民被用于人体细菌和毒气实验。
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