更新基因组是设计高产可持续小麦的一个巨大里程碑

面包小麦（Triticum aestivum）是世界上产量第二高的谷物，种植面积超过2.15亿公顷，是人类食物中植物蛋白的主要来源。大约11700年前，它首先在西亚驯化，之后传播到北非、欧洲和东亚。科学家们目前正试图找出如何养活不断增长的人口；在未来50年里，我们将需要种植比农业诞生以来产量更多的小麦。

改良小麦的关键在于确定可以开发利用的基因，以满足人们对优质食品日益增长的需求。不幸的是，小麦的基因组测序是相当困难的。

小麦基因组的复杂性

面包小麦是一种异六倍体，这意味着它有六组七条染色体，来自三种不同的祖先物种（小麦、山羊草和陶氏山羊草）。小麦基因组分为三个亚基因组：A、B和D，每个亚基因组几乎是人类基因组的两倍。

小麦基因组本身并不比较小的基因组更难测序。研究人员一直在努力将所有字母按正确的顺序排列在一起。小麦基因组包含17千兆碱基（而人类基因组只有3千兆碱基），其中80%是重复序列。因此，使用全基因组鸟枪测序方法变得毫无吸引力，因为它们能产生500-1000个碱基的读数。

为了理解这个问题为什么如此复杂，想象一个有1700万个小碎片的拼图，其中80%的碎片非常相似。一个由来自55个国家的1100名研究人员组成的国际联盟在过去10年里一直致力于小麦基因组的测序和组装工作！

小麦基因组——写在这里

目前正在对小麦基因组进行染色体测序。2014年7月，《科学》杂志上发表了一份完整基因组的草图，并附有3B号染色体的参考序列。由于基因组的复杂性，基因组草图的准确性较低，片段缺失或顺序或方向错误。

从那时起，工作重点放在为剩下的染色体生产参考质量的组件上——以高精度填补空白，消除片段顺序上的模糊性——并绘制特定基因和基因组特征。其他研究人员利用基因组草案来研究小麦和其他谷物的进化，并发现编码农艺学重要性状的基因座的变异性。

今天，位于英国诺里奇的基因组分析中心（TGAC）已经为研究界提供了一个更完整和准确的小麦基因组组装。更新后的基因组现在被组装成更小、更大的DNA片段，覆盖之前没有测序的区域。这些区域包括小麦中许多大而复杂的基因群，它们对谷物的营养和面包制作质量有贡献。

面粉

去年我们在《小麦生物学》杂志上发表了大量的基因组文章。重点内容包括对3B染色体基因的结构、进化和表达的更深入了解，一种组装小麦基因组的新方法，发现整个基因组的序列变异，以及识别产生我们可能想要利用的重要性状的基因，如谷物休眠。

但小麦基因组学的研究远不止眼前所见。种植小麦还意味着要处理一系列影响产量的病原体。随着人们对小麦基因组学的兴趣与日俱增，在病原学方面也在努力防止生产力的损失，比如由小麦黄锈病病原菌（Puccinia striiformis f.sp.tritici）引起的生产力损失。

永远不要错过小麦

更新后的小麦基因组是这一重要作物物种朝着以染色体为基础的完整基因组迈进的又一步。有了这些信息，植物育种家将拥有高质量的工具来识别影响重要农艺性状的特定基因，如产量、粒径和重量、营养品质和抗逆能力。这将使农民和种植者能够生产出更好地适应气候变化中不断增长的需求的小麦新品种。