在國際小麥基因組測序聯(lián)盟(IWGSC)本周公布的第一個完全注釋的參考基因組面包小麥(小麥)，是世界上最重要的作物之一。

小麥是地球上種植最廣泛的作物，約占人類消耗總卡路里的五分之一。

它還有一個龐大而復雜的基因組，具有160億個堿基對(DNA的組成部分)，是人類基因組的五倍以上。

但是小麥很容易遭受干旱和洪水的侵襲，每年小麥的大片作物都會因小麥銹病而受到損害。其基因組測序為更快地生產(chǎn)適應氣候挑戰(zhàn)的小麥品種，提高產(chǎn)量，提高營養(yǎng)品質(zhì)和改善可持續(xù)性鋪平了道路。

長期以來，對小麥基因組進行測序一直是一個巨大的挑戰(zhàn)。除了其巨大之外，它還具有三個亞基因組，其中很大一部分是由重復性元素組成的。這意味著基因組的大部分彼此非常相似，即使不是完全相同。直到現(xiàn)在，這都使得區(qū)分每個亞基因組和將基因組正確地排列在一起變得困難。

一個新的論文發(fā)表在雜志科學提出了面包小麥品種中國春的完全注釋參考基因組。

它詳細介紹了21條染色體的序列，107,891個基因的精確位置和超過400萬個分子標記，以及包含影響基因表達的調(diào)控元件的基因之間的序列信息。

IWGSC執(zhí)行董事Kellye Eversole博士說：“小麥參考基因組的出版是許多人的工作的高潮，這些人聚集在IWGSC的旗幟下做著被認為不可能的事情。”

“產(chǎn)生參考序列的方法以及財團的原則和政策為大型，復雜的植物基因組測序提供了模型，并重申了國際合作對促進糧食安全的重要性。”

“小麥基因組序列使我們可以查看小麥引擎內(nèi)部。我們所看到的東西完美地結(jié)合在一起，可以通過選擇來適應變化和適應不同的環(huán)境，并具有足夠的穩(wěn)定性以維持基本的結(jié)構以在各種氣候條件下生存。”墨爾本大學和默多克大學的Rudi Appels教授說。 。

可以預見，高質(zhì)量的參考基因組序列的可用性將在未來幾十年內(nèi)促進小麥的改良，其益處類似于在產(chǎn)生玉米和水稻的參考序列后所觀察到的益處。

“您如何感謝一個堅持不懈并成功完成了小麥基因組測序并永遠改變小麥育種的科學家團隊?內(nèi)布拉斯加林肯大學的斯蒂芬·班茲格教授說：“也許不是用科學家的話，而是用營養(yǎng)豐富的孩子及其家人的微笑，他們的生活已經(jīng)變得更好了。”

小麥基因組被解密，組裝和排序。 種子或谷物是小麥單產(chǎn)的重要組成部分(左圖)，但是植物的所

小麥參考序列的影響在科學界已經(jīng)很顯著，例如同一天該出版物發(fā)表了另外六本描述和使用參考序列資源的出版物，其中一本在《科學》雜志的同一期中，另一本在《科學》雜志上。 “ 科學進展 ”雜志和“ 基因組生物學 ”雜志中的四篇。

《科學》雜志的第二篇文章提供注釋和資源，以支持研究人員和育種者了解小麥基因如何影響性狀。

它使用新的參考基因組對同源物或相似但起源于不同祖先基因組的基因拷貝的表達進行全基因組分析。

精確定位面包小麥中的這些將有助于科學家更好地了解多倍體小麥的基本生物學。

通過將基因表達數(shù)據(jù)集與小麥基因組序列相結(jié)合，約翰·英內(nèi)斯中心的科學家里卡多·溫貝托·拉米雷斯·岡薩雷斯和合著者揭示了小麥各個組織，發(fā)育階段和品種的同源基因之間的基因表達平衡。

他們確定了發(fā)育和暴露于應激期間基因表達和共表達網(wǎng)絡中的組織特異性偏倚。

他們說：“我們的工作提供了一個針對關鍵基因的框架，這些關鍵基因支撐了小麥有價值的農(nóng)業(yè)特性。”

最后，在利用新參考序列進行的“ 科學進步”研究中，默多克大學的AngélaJuhász博士和匈牙利科學院的農(nóng)業(yè)研究中心及其同事仔細檢查了導致多種小麥免疫疾病和變態(tài)反應(如乳糜瀉)的蛋白質(zhì)，貝克的哮喘和小麥依賴性運動引起的過敏反應(WDEIA)。

暴露于小麥中的特定蛋白質(zhì)會在某些人中引起嚴重的過敏反應。麩質(zhì)蛋白麥醇溶蛋白和谷蛋白在小麥中很常見，從而引發(fā)了乳糜瀉，這是一種全球普遍存在的慢性炎癥性疾病。

“此外，呼吸或皮膚暴露于其他類型的蛋白質(zhì)也與不良免疫反應有關。但是，由于小麥基因組的復雜性以及該作物缺乏完整的基因組信息，對這些蛋白質(zhì)的性質(zhì)的詳細了解仍然難以實現(xiàn)。”

研究人員使用小麥基因組來搜索編碼已知引起過敏的小麥蛋白的基因，并在整個序列中進行定位。

他們的分析確定了828個與免疫反應蛋白潛在相關的已知和先前未知的基因。

結(jié)果表明，與腹腔和WDEIA相關的基因在淀粉狀胚乳(發(fā)酵粉的來源)中表達，而各種脂質(zhì)轉(zhuǎn)移蛋白和α-淀粉酶胰蛋白酶抑制劑基因家族與貝克的哮喘有關。

此外，研究表明開花期間的溫度脅迫可以增加主要的腹腔和WDEIA蛋白的水平。

研究作者說：“我們的分析為環(huán)境和生長條件對人類消費者有問題的蛋白質(zhì)水平的作用提供了重要的見解。”

“這項工作還將為低過敏小麥品種的生產(chǎn)提供信息，尤其是對食品工業(yè)有用的小麥。”