四篇Science文章公布最新基因組序列

　　小麥是全球最重要的糧食作物之一，提供了20%人類所需的熱量。2010年英國科學家宣布他們繪制出了小麥基因組草圖，但這一序列并不完整。在7月17日Science雜志上，兩個研究組分別公布了Chinese Spring小麥品種的每個染色體臂的基因組序列，以及小麥染色體3B基因組序列，另外兩個研究小組整理了發育中的普通小麥谷物組織的RNA產物，以及現代普通小麥的系統發育歷史。這些成果將給我們呈遞幾近完整的小麥基因組序列信息。

　　這些研究成果由國際小麥基因組測序協作組織（IWGSC）聯合其它實驗室完成，國際小麥測序協作組織成立于2005年，由小麥種植者團體、植物科學家、公共或私人育種者聯合建立的一個國際性合作機構，有來自全世界57個國家的1000多個成員。其目標是獲取并公布高質量的面包小麥基因組序列信息，為小麥基礎科學研究奠定基礎，從而推動育種學者進行小麥品種改良。

　　到2050年，世界人口預計會從七十億增加到九十億，在可用耕地越來越少的情況下，要滿足全球對糧食持續增長的需求，就要培育出高產量的主要農作物。小麥、水稻和玉米是世界糧食供應的三大支柱，其中小麥是歐洲、印度、中國和非洲等地主要的食物來源。然而近年來由于氣候變暖，災害頻發，全球的小麥產量受到嚴重威脅，解析這種植物的基因組，將有助于培育更高質量的小麥品種。

　　普通小麥來源于三個祖先，其基因組是三個基因組的復合體特別復雜，普通小麥的基因組大小是人類基因組的五倍，可能是迄今為止測序了的最復雜的基因組。

　　在第一篇文章中，IWGSC德國的科學家針對早熟小麥（Triticum aestivum）展開了研究，他們對這一小麥品種的每個染色體臂進行了分離，測序及組裝。沿著這些染色體臂，研究人員能夠精確定位超過12萬個基因，它們中有許多與在農業上重要的像谷物品質、對病蟲害的抵抗性或非生物脅迫耐受性等特性有關。

　　其次，法國的科學家們公布了小麥參考序列，這一序列是小麥21條染色體中最大的序列：染色體3B。從中研究人員確認了數千個重要基因標記。由于小麥基因組是高度重復的，并有非常頻繁的插入，因此即使是組裝一個染色體也是困難的。

　　這項研究采用了BAC-to-BAC測序方法，這種方法基于細菌人工染色體（Bacterial Artificial Chromosome，BAC）文庫構建，BAC末端測序技術通過測定插入片段兩端的序列，能夠迅速而精確地進行序列拼裝，并確定基因組序列結構的多態性，如倒置和易位等，在基因組全序列測序中有著舉足輕重的作用。

　　利用這種方法，研究人員完成了這一染色體的組裝，并為測序所剩下的20條染色體建立了一個模板。應用這一相同的策略，明年可能會完成另外幾條普通小麥染色體的測序。

　　還有來自奧斯陸大學等處的一個研究組通過草圖序列在小麥基因組的歷史與進化方面以及籽粒發育相關基因進行研究，指出了當今的普通小麥基因組是多輪雜交事件的一個產物，并顯示了對全基因組數據集的分析如何能協助厘清基因演化的復雜模式。

　　最后還有一組研究人員對來自發育中的普通小麥谷物組織的RNA產物進行了編目以了解該3種亞基因組是如何促成現代普通小麥基因組對其基因表達的影響的。

　　掌握了基于單條染色體的全基因組序列資源，植物育種家便有了新的高質量工具，可以用來加速育種計劃、鑒定控制復雜性狀的基因，如產量、谷物質量、病害、抗蟲、以及非生物逆境脅迫等。他們從而能培育出新一代更加高產和更有持續性的小麥品種，在不斷變化的環境中滿足人口增長的需求。