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面包小麦的卫星导航揭示了隐藏的基因

2018-12-29 09:44:00 • 来源：

迄今为止，科学家已经为面包小麦基因组创建了最精确的导航系统 - 允许学者和育种者比以往更容易地分析其基因。小麦是世界上最重要的主粮之一，但也是最复杂的。三个亚基因组一起包含的DNA比人类基因组多五倍。这种遗传物质中有近80%是重复的，因此更难以进行测序和分析。现在，利用先进的测序技术和计算方法，Earlham研究所的科学家和John Innes中心的同事发表了世界上最完整的小麦基因组图。它包括100,000多个小麦 基因的位置和详细注释。超过五分之一(22%)的人完全没有参加早期的集会，或者只是作为碎片被发现。

面包小麦的卫星导航揭示了隐藏的基因

“我们将我们研究所开发的最新测序和生物信息学技术应用于庞大而复杂的小麦基因组。我们能够取得任何人见过的最佳结果，包括发现以前隐藏的基因，”资深作者Matthew Clark说。 Earlham Institute(EI)的技术开发。“此外，我们所有的方法都是开放的，任何人都可以使用。这是至关重要的，因为全世界的小麦DNA变化，这是它在不同环境中取得成功的关键。我们已经开始使用这些方法对许多品种的英国小麦进行测序。方法，我们希望其他人能够对他们国家重要的小麦基因组进行测序，“他说。

发表在基因组研究中的结果集中在称为中国春天的品种 - 中国春天 - 基因组研究的标准品种。基因组和注释的获取比基因组门户植物Ensembl上的任何其他资源都要多，在那里它们可供数千名研究人员和育种者使用多年。该项目由生物技术和生物科学研究委员会资助，由EI，John Innes中心(JIC)，欧洲生物信息学研究所和Rothamsted研究所资助，并得到PSGB(德国慕尼黑)和西澳大利亚大学的国际合作伙伴的赞助。改进的基因组装配与高质量的测序数据和新方法相结合，使EI科学家能够更准确地识别具有有趣功能的基因组和基因组区域。在以前的组装中，许多基因缺失或仅作为片段发现。通过鉴定基因的完整DNA序列，EI科学家已经能够识别更完整的相似基因组 - 称为基因家族 - 这对于产量，抗病性或对农业重要的其他品质非常重要。

EI科学家已经利用这些进展来探索英国品种，他们已经在EI的开放数据网站Grassroots Genomics上发布了6个小麦基因组。来自John Innes中心和Sainsbury实验室的他们和科学家们也开始使用这些结果来更准确地了解哪里可以找到抗病基因和对面包的粘弹性特征重要的基因 - 这使得它变得柔软和海绵状。

全世界有超过20亿人依赖小麦作为主食，使其成为全球粮食安全的重要作物。然而，自20世纪90年代中期以来，产量增长停滞不前。更好的小麦基因组图谱对于打破僵局至关重要。它将有助于揭示可以培育成优良品种的重要性状的位置。

来自厄勒姆研究所的主要作者Bernardo Clavijo说：“世界各地的科学家们已经在使用这些新结果。但更重要的是，我们的开放式方法可以为任何小麦品系和许多其他复杂的基因组提供更高的准确度。这种基因组的复杂性一直是一种一次性的艺术作品。现在我们有办法可靠地做到这一点，并达到一种能够进行彻底分析的标准。“

“我们正朝着越来越多的小麦品系进行测序并使用这些和类似技术进行比较的情景。每种小麦品种的这种细节将有助于新的发现和加速繁殖。我们已经在养殖业工作与其他研究人员一样，可以对精英品种进行更详细的分析，这将直接影响小麦育种计划。“

新研究的合着者Ksenia Krasileva将组装的创建比作使用GPS进行导航：“育种者可能知道小麦中有一些非常有用的东西，例如保护作物免受疾病侵害或改善面筋制作面筋但是，如果没有高质量的基因组装配，就像驾驶浓雾一样。全基因组装配和注释基因提供了小麦基因的卫星导航视图，为各种物种中的有用基因提供了路标。“

EI组组长David Swarbreck说：“这是迄今为止最全面的小麦基因注释，它代表了一项重大进展，将帮助小麦育种者和研究人员加速进一步改进，特别是因为结果可供任何人免费使用。”

来自John Innes中心的共同作者Michael Bevan说：“我们帮助开发的新资源已经打破了障碍，并提供了研究小麦的新方法。它们将使育种者能够更准确地预测哪些品系可以繁殖，并且直接鉴定最有希望的后代。这可以节省数年制作新品种的时间。“

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