木薯在基因上腐烂使主要作物面临风险

对于木薯的繁殖者而言，随着时间的推移，生产改良品种的主要食品在热带地区已有数亿种。康奈尔大学的一个研究小组利用木薯品种和野生近缘种的基因组分析进行诊断：突变已经腐蚀了基因组，产生了许多功能失调的基因版本，并使作物成为世界十分之一人口生存的关键。

美国农业部农业研究局的研究遗传学家，基因组多样性研究所(IGD)的植物育种和遗传学兼职教授埃德·巴克勒说：“这种分析干净利落地表明木薯在遗传上是腐烂的。”康奈尔大学生物技术研究所。“随着时间的推移，它会越来越严重，因为它会越来越多的突变，所以当育种者确实进行杂交时，他们不得不付出越来越多的努力来寻找至少包含每个基因的一个功能版本的少数后代。”

木薯的挑战性位置 - 由Buckler描述为“指向灭绝的方向” - 可能是由于驯化过程中多样性的减少以及木薯通过插条而不是种子传播的事实。没有有性繁殖和通过重组同时清除突变，每代大约有30个新突变在积累。

这项研究于4月17日发表在Nature Genetics上，是对全基因组突变是否可以通过计算机进行鉴定的测试。这是一个小组最初开始通过Bill&Melinda Gates基金会资助的项目在玉米中回答的问题，但是在基金会提出要求后，它在木薯中被快速追踪。

这些数据为育种者提供了一条前进的道路，通过支撑一个主要作物，为估计有8亿人 - 主要是小农 - 在边缘土壤和降雨量不可预测的地区提供粮食，从而为热带地区带来更大的粮食安全。

Phana的研究伙伴Punna Ramu和Fei Lu使用了深度测序的组合 - 收集足够数据以对241种木薯类型进行30次测序 - 以及基于进化的预测工具，以确定哪些突变可能干扰基因的功能。

虽然有害突变的频率高达26%，但它们还发现了广泛的遗传证据，即育种者在追求更高的生产力和产量时已经成功地补偿了功能失调的等位基因。近三分之二的突变仅发生在该基因的第二个功能性版本的存在下。

“大多数有害突变都是隐性的，这意味着如果植物在同一个地方有两个突变基因拷贝，它们只是一个问题，”Lu说。“木薯中的高杂合度确实是我们发现的最有趣的东西 - 繁殖努力成功掩盖了功能性版本的有害突变。”

该研究结果已经被纳入基于康奈尔的NextGeneration木薯育种项目的育种模型，该项目也由盖茨基金会资助。NextGen项目 - 由Chiedozie Egesi在农业和生命科学学院的国际项目中管理，他们正在研究合作 - 正在开发选择性培育材料以消除突变的策略，但这只是该技术可以开始的方式的开始。使用。

“从长远来看，使用基因组编辑，我们可以为育种系提供相当于个性化的药物，”Buckler说。“基本上这些突变就像是人类的疾病突变。我们已经到了能够识别这些有害突变并纠正它们的地步。”

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