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        研究人員如何利用基因組學來預測面包品質(zhì)并加速小麥品種的發(fā)展
        
			
        
				2019-01-19 09:34:58
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        堪薩斯州立大學和國際玉米和小麥改良中心(CIMMYT)的一個育種者和遺傳學家團隊提出了一種新的方法來確定新品種的面包小麥是否具備制作更好面包的能力。在美國國際開發(fā)署的Feed the Future Initiative的資助下，該團隊正在使用DNA標記來預測面包小麥的重要品質(zhì)特性，如面團強度和面包體積。他們的工作“CIMMYT春季面包小麥育種計劃中加工和最終使用質(zhì)量特性的基因組選擇”最近發(fā)表在植物基因組雜志上。
        

        研究人員如何利用基因組學來預測面包品質(zhì)并加速小麥品種的發(fā)展
        

        主要作者是Sarah Battenfield，他是堪薩斯州立大學遺傳學博士研究生，也是植物病理學的前博士后研究員。共同作者是該大學的農(nóng)學教授Allan Fritz和植物病理學助理教授Jesse Poland; 來自CIMMYT的Susanne Dreisigacker，Carlos Guzman，RobertoJ.Peña和Ravi P. Singh; 和R. Chris Gaynor，羅斯林研究所和愛丁堡大學皇家(迪克)獸醫(yī)研究學院。
        

        從歷史上看，小麥育種的主要焦點是糧食產(chǎn)量和具有最佳性能和抗病性的品系的選擇。
        

        “在許多育種計劃中，由于成本高和測試所需的大量谷物，在候選小麥品種的選擇周期結(jié)束時評估質(zhì)量特性，”Battenfield說。“因為典型的小麥育種周期需要8到10年，等到面包質(zhì)量測試直到最后幾年經(jīng)常會導致人們認為小麥品種被丟棄，因為它們不能生產(chǎn)出好的面包。”
        

        該團隊使用測試烘焙實驗室中生成的小麥質(zhì)量數(shù)據(jù)，并使用DNA標記建立預測算法，以確定新一代候選小麥品種的品質(zhì)性狀。使用預測算法，他們能夠?qū)⑿←溬|(zhì)量篩選推進至少一年，并預測候選品種的數(shù)量超過質(zhì)量實驗室測試的10倍。
        

        “傳統(tǒng)上，我們能夠在CIMMYT質(zhì)量實驗室中每年測試大約1,500個樣品，但由于我們僅通過DNA標記預測質(zhì)量，我們能夠篩選所有10,000個第一年的產(chǎn)量試驗以獲得質(zhì)量，這將超過可能以大致相同的成本進行物理處理，“巴頓菲爾德說。
        

        巴頓菲爾德和該團隊相信有可能將這一過程推進長達三年。
        

        “小麥質(zhì)量測試從分析谷物形態(tài)，硬度和蛋白質(zhì)含量開始，”CIMMYT小麥化學和質(zhì)量實驗室負責人Carlos Garcia說。“該程序繼續(xù)將小麥籽粒研磨成面粉，然后確定蛋白質(zhì)含量以及在不同的流變測試中將面團制作的水量最佳。然后將面粉與水混合在混合儀中，這就像一個帶有針的微型攪拌碗測量面團在開發(fā)時的抗性 - 就像地震儀一樣。“
        

        “我們可以調(diào)查這條曲線，告訴我們一種候選品種的面團相對于另一種面團的強度是多大，以及獲得面團的最佳混合時間是多少，”巴滕菲爾德說。“我們堪薩斯州的硬紅冬小麥需要有很強的面團，因為大多數(shù)都是面向工業(yè)面包店，所以它需要能夠承受工業(yè)加工。”
        

        測量面團強度，混合時間和延展性，并烘焙面包作為性能的最終測試。從所有這些數(shù)據(jù)中可以確定小麥品系是否足夠好以保持 - 但這個問題直到育種周期的六到八年才能出現(xiàn)。
        

        “使用來自單一植物的DNA，我們可以使用這些新的預測模型在育種周期的早期階段對質(zhì)量進行評估，”該研究的資深作者波蘭說。“在我們有足夠的種子進行質(zhì)量檢測之前，這已經(jīng)很久了。”
        

        據(jù)研究人員稱，減少繁殖周期對育種投資回報的影響最大。
        

        “這些調(diào)整表明我們可以將質(zhì)量選擇提高到目前可能的兩到三倍，”波蘭說。
        

        結(jié)果還表明，小麥育種計劃可以利用小麥品質(zhì)的基因組選擇以及傳統(tǒng)的育種渠道，更有效地利用資源，包括時間和金錢。
        

        波蘭表示，這種預測方法可以消除無法通過小麥質(zhì)量最終測試的品系。準確的處理和最終使用質(zhì)量預測模型，例如基因組選擇，將允許育種計劃在時間和資源投入不通過最終測試的品系之前剔除不可接受的品系或針對特定品系。
        
			

			
          
        
			
        
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