通過渦輪增壓基因庫加速植物繁殖

由愛荷華州立大學(xué)農(nóng)學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究可以幫助科學(xué)家篩選存儲在全球基因庫設(shè)施中的大量植物種子，以確定那些對試圖生產(chǎn)更好品種的植物育種者有用的種子。這項(xiàng)工作代表了一種概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，可以幫助植物科學(xué)家將小麥與谷殼分開，選擇最佳種質(zhì)來培育具有更高產(chǎn)量或抗逆性的品種，農(nóng)學(xué)院副教授俞建明說。玉米育種的先驅(qū)杰出主席。

Yu說，這項(xiàng)新研究發(fā)表在同行評審的學(xué)術(shù)期刊“ 自然植物”上，專注于用于生物能源的高粱，但可能對一系列作物產(chǎn)生影響。“我們認(rèn)為可以利用這些預(yù)測指導(dǎo)我們的育種和選擇決策，”博士后農(nóng)學(xué)研究助理和該論文的第一作者俞曉青說。“我們希望它能夠利用各種遺傳材料促進(jìn)更好，更精確的育種。”

研究人員測試了一套復(fù)雜的遺傳工具，以預(yù)測如果培育出數(shù)百種高粱種子將具有哪些特性。然后，該團(tuán)隊(duì)為一些高粱種質(zhì)開發(fā)了標(biāo)本，這個(gè)詞用于描述從不同地點(diǎn)收集的植物材料，以評估其基于基因組的預(yù)測的準(zhǔn)確性。團(tuán)隊(duì)的收益率預(yù)測在70%的時(shí)間內(nèi)都是準(zhǔn)確的。

從理論上講，植物育種者可以從世界各地獲取種質(zhì)資源或植物遺傳材料的虛擬海洋。世界上有1,750個(gè)基因庫，包含740萬個(gè)植物種質(zhì)，但只有一小部分基因庫具有植物育種者為生產(chǎn)需要而生產(chǎn)新品種所具有的特定品質(zhì)。

但是，建明宇說，在數(shù)百萬人中找到最好的種質(zhì)，對植物科學(xué)家來說是一個(gè)后勤噩夢。

該出版物顯示，可以在一定程度上根據(jù)其遺傳特征預(yù)測這些種質(zhì)所具有的特征。Yu說，該文件向“超級充電發(fā)動(dòng)機(jī)”邁出了一步，這是一種寶貴的資源，使高粱飼養(yǎng)者能夠比現(xiàn)在更容易和更快地獲得有價(jià)值的種質(zhì)。

“我們都同意有效開采??存儲在基因庫中的自然遺產(chǎn)的緊迫性和挑戰(zhàn)，”他說。“但我們需要測試不同的策略，我們需要弄清楚方法。”

研究人員從美國農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)庫中選擇了一組962個(gè)高粱種質(zhì)，并進(jìn)行測序以獲得全基因組指紋數(shù)據(jù)。他們對選定的訓(xùn)練樣本進(jìn)行現(xiàn)場測試，并使用各種預(yù)測工具來評估各種特征。然后研究人員培養(yǎng)了200份這些種質(zhì)，以檢查他們的預(yù)測如何與現(xiàn)實(shí)相匹配。

產(chǎn)量預(yù)測的準(zhǔn)確度為76%，其他特性(如株高)的預(yù)測范圍為67%至83%。

“通過利用基因組學(xué)和數(shù)據(jù)分析，我們當(dāng)然可以做得更好，”Jianming Yu說。

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