科学家破译小麦“硬核亲戚”基因组

西北农林科技大学农学院教授吉万全（左四）带领团队在田间开展科研。受访者供图

小麦的“硬核亲戚”十倍体长穗偃麦草，基因复杂如“天书”。西北农林科技大学农学院教授吉万全带领团队联合中国科学院遗传与发育生物学研究所等多家单位，成功破译十倍体长穗偃麦草基因组，绘出一张高质量的“育种导航图”。相关成果近日发表于国际期刊《分子植物》。

人们平时吃的馒头、面条，都来自小麦。小麦有“娇气”的一面——怕旱、怕盐碱地、怕各种病害。十倍体长穗偃麦草虽不能直接磨面粉，却有着小麦“梦寐以求”的本事：不怕锈病、白粉病、赤霉病，能应对天旱、地咸、土壤贫瘠。更厉害的是，它的穗子长、花又多，堪称小麦育种界的“全能选手”。

十倍体长穗偃麦草的基因组有40吉碱基对（Gb），是人类的十几倍，且内部充满重复、相似的片段，就像一本写满了字却到处是重复句子的“天书”，科学家一直无法完整读出来。吉万全介绍，新研究采用长读长测序结合迭代重组装策略，有效解决了部分单倍型塌缩难题，最终获得高质量单倍型基因组精细图谱。

这张“地图”包含了41.33Gb的遗传信息，还鉴定出57万多个高置信度基因，是目前小麦家族里基因数量最多的“基因库”。尤为引人注目的是，抗赤霉病关键基因Fhb7形成了含22个拷贝的串联基因簇，分布于5条染色体上，抗病潜力大。

据悉，研究团队还绘出包含348份材料的小麦—长穗偃麦草渐渗系群体“导航图”，系统编目了育种实践中捕获的有利变异。“这张图谱把几十年的远缘杂交经验和现代基因组学连在了一起。”吉万全介绍，“育种家能更准、更快地把抗病、抗旱、耐盐碱等好基因‘搬’进小麦，为小麦育种提供可以直接用的靶点和材料”。（记者 王禹涵）