在全球粮食安全问题日益严峻的背景下，小麦作为主要粮食作物之一，其产量和品质的提高至关重要。然而，各种病原菌的威胁使小麦种植面临严峻挑战，尤其是锈病和白粉病等病害，给小麦的生产和质量带来了严重影响。为了应对这些挑战，科学界一直在寻找小麦的近缘种，以便利用其优良的抗病性。近日，北京大学现代农业研究院的研究团队发布了顶芒山羊草（Aegilops comosa）的全基因组研究，标志着这一领域的重大突破。
顶芒山羊草，由于其与小麦的近缘关系，蕴藏着丰富的遗传资源，尤其对多种病虫害表现出良好的抗性。这项名为“Chromosome-scale assembly and annotation of the wild wheat relative Aegilops comosa”的最新研究，由陈时盛研究员及其团队主导，成功对一种高抗锈病的顶芒山羊草材料——PI551049进行了基因组测序。这一研究成果已于国际权威期刊Scientific Data在线发表，堪称小麦抗病育种领域的重大进展。
研究表明，顶芒山羊草材料PI551049对于国际流行的强毒性秆锈菌生理小种如TTKSK（Ug99）、TRTTF、TTTTF等，表现出显著的抗性。在这之前，由于缺乏参考基因组，使得抗病基因的挖掘与应用受到限制。因此，本次基因组的发布不仅填补了顶芒山羊草研究的空白，更为未来抗病基因的实用化奠定了基础。
研究团队运用了前沿的PacBio HiFi测序和Hi-C测序技术，构建了顶芒山羊草PI551049的基因组，组装的基因组大小约达4.47Gb，contig N50值为23.59Mb，scaffold N50值为619.05Mb。通过BUSCO分析，该基因组的完整性达到了97.30%，而碱基质量值（QV）更是高达43.23，充分验证了基因组序列的准确性与完整性，显示出86.30%是重复序列，较典型地反映了该物种的复杂性。
除了基因组的规模与完整性外，研究中还注释出了39,057个基因，使得科研人员可以更为系统地分析这些基因的功能与特性。特别值得提及的是，研究团队通过比较基因组的方式发现，顶芒山羊草的2M染色体存在着特殊的内易位现象，这一发现为研究这些特殊基因的功能提供了新的视角。
在小麦抗病育种的过程中，顶芒山羊草的基因组信息将为科研人员提供丰富的数据基础，促使相关抗病功能基因的挖掘与转移。这不仅有助于提升小麦的抗病能力，也对全球粮食安全产生深远的积极影响。
该项研究的第一作者包括李洪娜和Shams Ur Rehman，通讯作者则为陈时盛研究员和吉林大学的王乐副教授。研究得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划、国家重点研发计划等多项资助，体现了国家对基础研究的重视以及对抗病育种的支持。
综上所述，顶芒山羊草基因组的首次发布无疑将引发农业科研的全新革命，而这也恰恰是当前全球粮食安全和可持续农业发展所急需的突破性成果。作为小麦的野生近缘种，顶芒山羊草将为改善小麦品种、提高抗病性提供宝贵的基因资源，相信随着相关研究的推进，未来的小麦将更加健康、高产，确保全球人民的粮食安全。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41597-024-04346-1返回搜狐，查看更多
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