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农林科大参与成功破译世界首个六倍体小麦基因组图谱

核心提示: 8月17日,《科学》杂志在线刊发题为“Shifting the limits in wheat research and breeding using a fully annotated reference genome”的研究论文,标志着世界上首个六倍体小麦基因组图谱完成。论文由国际小麦基因组测序联盟协作完成,西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室宋卫宁教授团队作为中国唯一参与并承担实质性研究工作的团队,完成了其中7DL染色体物理图谱构建及序列破译工作。

8月17日,《科学》杂志在线刊发题为“Shifting the limits in wheat research and breeding using a fully annotated reference genome”的研究论文,标志着世界上首个六倍体小麦基因组图谱完成。论文由国际小麦基因组测序联盟协作完成,西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室宋卫宁教授团队作为中国唯一参与并承担实质性研究工作的团队,完成了其中7DL染色体物理图谱构建及序列破译工作。这也是西北农林科技大学国际合作交流取得的重大成果。

小麦是作为世界各地最为广泛种植的谷物之一,相较于其他作物,小麦是唯一一个尚未完成全基因组测序的物种。原因就是小麦基因组体量庞大,是人类基因组的5倍,是水稻基因组的40倍,同时又是作为典型的异源多倍体基因组,重复序列极高。

为了实现获得面包小麦的高质量基因组序列愿景,2005年开始,国际小麦基因组测序联盟将普通小麦品系“中国春”的21条染色体进行了分离,并构建了相应的细菌人工染色体文库,后续的物理图谱构建、细菌人工染色体测序和序列的组装与分析则由联盟各成员分担。

在国外期间,宋卫宁就积极与国际小麦基因组测序联盟磋商,2006年2月全职来到西北农林科技大学农学院工作后,同年7月正式加入该联盟,并成为联盟决策委员会唯一中国成员。2008年小麦3B染色体物理图谱完成后,国际小麦基因组测序联盟主席RudiAppels教授应邀来校访问,在时任校长孙武学、副校长吴普特和其他校领导的支持下,2009年,学校为宋卫宁团队提供了500万元科研经费,购买测序仪等大型实验设备,建设小麦基因组学科研平台,支持其团队开展小麦7DL染色体物理图谱构建工作。

宋卫宁介绍说,小麦7DL染色体物理图谱构建及序列破译工作是一个全新的探索,没有经验可循,仅7DL染色体的大小,就相等于整个水稻基因组。但物理图谱构建及序列组装、分析和破译的工作量,要远远超过相应的水稻基因组。“参与的师生数量可以坐满一节车厢了。”他笑着说。在此过程中,团队成员基本没有节假日、没有寒暑假的概念,全力投入海量数据的测序和破译工作,付出了极大代价,经费负数的时候,无奈向学校借了100多万元,走错了路重新再来的现象更是时有发生。但宋卫宁团队顶住巨大的压力,始终坚持不懈,先后争取到国家“863”和其它项目的支持,沿着当初确定的目标持续发力。“十年磨一剑”,经过近10年的不懈努力,终于完成了7DL染色体物理图谱构建及序列破译工作。

“正是学校国际合作交流处的鼎力支持,让我们团队多次到国外参加相关学术会议,并邀请国际基因组学专家RudiAppels、Peter Langridge、罗明诚、张洪斌等来校交流,为我们与世界一流科学家一起探讨、研究提供了有力保障。”宋卫宁表示。

世界首个六倍体小麦基因组图谱完成,可以说是获得了研究小麦的一个密码本,用新加坡《南华早报》的评价,此项工作标志着征服了遗传学的“珠穆朗玛峰”,可以帮助科研人员更好地掌握小麦生长发育的规律。这个研究工作是国际大协作的结晶,作者有200多人,隶属20多个国家的70多个单位。宋卫宁团队不但负责了7DL染色体的分析工作,还参与了小麦全基因组两种不同物理图谱分析结果的整合。因此宋卫宁教授的名字在这篇科学杂志的论文作者名单中出现了两次。

“未来,我们还将继续开展序列分析工作,将小麦基因组的进化、序列与分子育种、遗传育种结合起来,培育高产、抗旱、抗盐、抗病虫的小麦新品种,更好应对全球气候变化及人口膨胀带来的食品短缺的挑战,为小麦基因组改良工作奠定基础。”宋卫宁表示。

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责任编辑:白云
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