“在連恐龍都滅絕的白堊紀末，多倍體植物仍‘頑強’地存活并大量繁殖。”近日，以“多倍體作物基因組解析與品種改良”為主題的第637次香山科學(xué)會(huì )議在北京召開(kāi)。會(huì )上，一位專(zhuān)家生動(dòng)地描述了多倍體作物超強的抗逆與適應性。
據報道，高等植物中約70％是多倍體，包括小麥、棉花、油菜等重要的糧、棉、油作物。因其具有生物與非生物脅迫抗性強、適用性強、生物與經(jīng)濟產(chǎn)量高、水肥利用效率高等優(yōu)勢，從而成為重要的育種方向。
“我國是農業(yè)大國，在多倍體作物的研究中有得天獨厚的優(yōu)勢。”中國農業(yè)科學(xué)院油料作物所研究員劉勝毅告訴《中國科學(xué)報》記者，通過(guò)近10年來(lái)的努力，我國的多倍體作物研究已躍居世界第二位。
如今，分子生物學(xué)、遺傳學(xué)特別是基因組學(xué)研究的快速發(fā)展，也為新型作物定向馴化和創(chuàng )制提供了前所未有的能力和條件。“在大好形勢下，我們更應聚焦前沿，引領(lǐng)多倍體研究邁向新臺階。”本次會(huì )議執行主席，中國工程院院士劉旭表示。
近年來(lái)，小麥、棉花、油菜等多倍體作物在基因組測序等方面取得了突破性的進(jìn)展。會(huì )議上，專(zhuān)家就各自領(lǐng)域匯報了最新的研究成果。
普通小麥是典型的異源六倍體植物，同時(shí)也是我國第二大口糧作物。“普通小麥在品質(zhì)、產(chǎn)量和適應上具有獨特的特性和特征，但是人們對根系性狀變異的認識非常有限。”中國農業(yè)大學(xué)農學(xué)院教授倪中福介紹了團隊的相關(guān)研究，提出TaLBD16基因是調控不同倍性小麥苗期側根數目變異的關(guān)鍵基因。
同時(shí)，利用表觀(guān)遺傳學(xué)研究多倍體機制也成為科學(xué)熱點(diǎn)。本次會(huì )議執行主席、中國科學(xué)院院士朱玉賢對轉座子參與棉屬基因組的演化和基因的表達調控作了相關(guān)闡述，并對棉花抗枯萎病相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析。
“隨著(zhù)CRISPR/Cas9介導的基因組編輯技術(shù)在棉花上的成功應用，更多有益的育種材料會(huì )很快地被創(chuàng )制成功。”他說(shuō)。
盡管有關(guān)多倍體作物的研究已經(jīng)取得了一些成績(jì)，由于多倍體物種的基因組結構復雜，基因組測序沒(méi)有完成，一些關(guān)鍵的理論問(wèn)題并沒(méi)有從根本上得以解決。
這些問(wèn)題主要包括多倍體的起源、多倍體優(yōu)勢機理、多倍體中部分亞基因組多樣性偏低、多倍體二倍化、多倍體的基因表達與調控等。
劉旭表示，上述問(wèn)題嚴重制約了多倍體優(yōu)勢的開(kāi)發(fā)利用與多倍體育種的進(jìn)展，而小麥、棉花、油菜等多倍體作物基因組測序為解決上述問(wèn)題提供了難得的機遇。
為此，專(zhuān)家們認為，我國應該抓住時(shí)機，加強領(lǐng)域研究。各單位應相互協(xié)作，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，協(xié)同攻關(guān)，為我國相關(guān)農業(yè)基礎研究及作物生產(chǎn)作出貢獻。
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