程唯珈

多倍体作物研究,机遇与挑战并存
2018-10-11 19:11

 

“在连恐龙都灭绝的白垩纪末,多倍体植物仍‘顽强’地存活并大量繁殖。”近日,以“多倍体作物基因组解析与品种改良”为主题的第637次香山科学会议在北京召开。会上,一位专家生动地描述了多倍体作物超强的抗逆与适应性。
 
与会专家指出,面对多倍体作物基因组研究的机遇与挑战,我国科学家应强化科研使命,加强合作交流,共同实现农业和人类社会的可持续发展。
 
得天独厚的优势
 
据报道,70%左右的高等植物是多倍体,包括小麦、棉花、油菜等重要的粮、棉、油作物。因其具有生物与非生物胁迫抗性强、适用性强、生物与经济产量高,水肥利用效率高等优势,从而成为重要的育种方向。
 
“我国是农业大国,在多倍体作物的研究中有着得天独厚的优势。”中国农业科学院油料作物所研究员刘胜毅告诉《中国科学报》记者,国家对于农业科研扶持力度较大,通过近十年来科学家们的努力,我国的多倍体作物研究已跃居世界第二位。
 
如今,分子生物学,遗传学特别是基因组学研究的快速发展,也为新型作物定向驯化和创制提供了前所未有的能力和条件。“在大好形势下,我们更应聚焦前沿,引领多倍体研究迈向新阶。”本次会议执行主席,中国工程院院士刘旭表示。
 
研究成果显著
 
近年来,小麦、棉花、油菜等多倍体作物的基因组测序等方面取得了突破性的进展。会议上,专家们纷纷就各自领域汇报了最新的研究成果。
 
普通小麦是典型的异源六倍体植物,同时也是我国第二大口粮作物。“普通小麦在品质、产量和适应上具有独特的特性和特征,但是对根系性状变异的认识非常有限。”中国农业大学农学院教授倪中福介绍了团队的相关研究,提出TaLBD16基因为调控不同倍性小麦苗期侧根数目变异的关键基因。
 
同时,利用表观遗传学研究多倍体机制也成为科学热点。本次会议执行主席,中国科学院院士朱玉贤对转座子参与棉属基因组的演化和基因的表达调控方面做了相关阐述,并对棉花抗枯萎病的GWAS进行了分析。他表示,GaGSTF9基因的启动子上极易产生SNP,抑制该基因表达,出现易感性状,说明GaGSTF9可能负责调控棉花枯萎病抗性。
 
“随着CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术在棉花上的成功应用,更多有益的育种材料会很快地被创制成功。”他说。
 
机遇与挑战并存
 
尽管有关多倍体作物的研究已经取得了一些成绩,然而由于多倍体物种的基因组结构复杂,基因组测序没有完成,一些关键的理论问题并没有从根本上得以解决。
 
这些问题主要包括多倍体的起源(如小麦B亚基因组)、多倍体优势机理、多倍体中部分亚基因组多样性偏低、多倍体二倍化、多倍体的基因表达与调控等。刘旭表示,上述问题严重制约了多倍体优势的开发利用与多倍体育种的进展,而小麦、棉花、油菜等多倍体作物基因组测序为解决上述问题提供了难得的机遇。
 
为此,专家们认为,我国应该抓住时机,加强领域研究。各单位应该相互协作、发挥各自的优势、协同攻关,为我国相关农业基础研究及作物生产作出贡献。

 

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