小麥完整基因組圖譜全球首發(fā) 給“糧倉(cāng)支柱”裝上基因?qū)Ш?2)

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2025-04-11 11:56:39 微博

基因組測(cè)序是解析生命密碼的關(guān)鍵技術(shù)。在繪制圖譜過程中，科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地融合兩種前沿測(cè)序技術(shù)：PacBio HiFi測(cè)序技術(shù)如同超高精度顯微鏡，能夠精準(zhǔn)讀取2萬(wàn)個(gè)堿基長(zhǎng)度的DNA片段；ONT超長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)則如同全景廣角相機(jī)，單次測(cè)序長(zhǎng)度可突破20萬(wàn)個(gè)堿基。為突破數(shù)據(jù)運(yùn)算瓶頸，山東省政府專項(xiàng)支持?jǐn)U容升級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)中心，為基因組組裝提供了強(qiáng)大的算力保障。

為小麥編寫“免疫程序”

濰坊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)山東省實(shí)驗(yàn)室（北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院）研究員陳時(shí)盛長(zhǎng)期致力于小麥抗病遺傳育種實(shí)驗(yàn)，借助全新基因組圖譜，他的團(tuán)隊(duì)剛完成一個(gè)抗病基因的定位克隆?！霸谝郧鞍姹镜膮⒖蓟蚪M圖中，有些基因所在的染色體區(qū)域存在組裝錯(cuò)誤，一度使課題研究迷失方向、陷入僵局。”陳時(shí)盛形象地比喻，“這份圖譜為小麥遺傳研究裝上了完整版的導(dǎo)航系統(tǒng)，我們可以精準(zhǔn)定位基因在染色體上的坐標(biāo)，快速鎖定候選基因，顯著縮短研究周期?！?/p>

最復(fù)雜的難題往往藏著最珍貴的寶藏?！坝辛送暾驁D譜，我們第一次能精準(zhǔn)定位控制抗病、高產(chǎn)等性狀的‘開關(guān)’。”論文共同作者何航研究員展示了3.4萬(wàn)個(gè)過去未被發(fā)現(xiàn)的高置信度基因。例如，一批NLR抗病基因的識(shí)別，讓科學(xué)家能像編寫“免疫程序”般設(shè)計(jì)抗病的小麥。

這項(xiàng)研究成果還帶來了一系列顛覆性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)：小麥從四倍體升級(jí)為六倍體時(shí)，基因組發(fā)生過23次“乾坤大挪移”，總計(jì)5.18億堿基的染色體倒位，暗示著小麥祖先在進(jìn)化中不斷“試錯(cuò)重組”，最終篩選出最優(yōu)版本；占基因組大頭的重復(fù)序列也并非“垃圾文件”，其中隱藏著小麥進(jìn)化的“生存智慧”，海量的遺傳變異素材使其能夠在氣候變化和病蟲害威脅中“見招拆招”。

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