“在連恐龍都滅絕的白堊紀(jì)末，多倍體植物仍‘頑強(qiáng)’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，一位專家生動(dòng)地描述了多倍體作物超強(qiáng)的抗逆與適應(yīng)性。
據(jù)報(bào)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(qiáng)、適用性強(qiáng)、生物與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量高、水肥利用效率高等優(yōu)勢(shì)，從而成為重要的育種方向。
“我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，在多倍體作物的研究中有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物所研究員劉勝毅告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，通過(guò)近10年來(lái)的努力，我國(guó)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(shì)下，我們更應(yīng)聚焦前沿，引領(lǐng)多倍體研究邁向新臺(tái)階。”本次會(huì)議執(zhí)行主席，中國(guó)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(cè)序等方面取得了突破性的進(jìn)展。會(huì)議上，專家就各自領(lǐng)域匯報(bào)了最新的研究成果。
普通小麥?zhǔn)堑湫偷漠愒戳扼w植物，同時(shí)也是我國(guó)第二大口糧作物。“普通小麥在品質(zhì)、產(chǎn)量和適應(yīng)上具有獨(dú)特的特性和特征，但是人們對(duì)根系性狀變異的認(rèn)識(shí)非常有限。”中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授倪中福介紹了團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究，提出TaLBD16基因是調(diào)控不同倍性小麥苗期側(cè)根數(shù)目變異的關(guān)鍵基因。
同時(shí)，利用表觀遺傳學(xué)研究多倍體機(jī)制也成為科學(xué)熱點(diǎn)。本次會(huì)議執(zhí)行主席、中國(guó)科學(xué)院院士朱玉賢對(duì)轉(zhuǎn)座子參與棉屬基因組的演化和基因的表達(dá)調(diào)控作了相關(guān)闡述，并對(duì)棉花抗枯萎病相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析。
“隨著CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因組編輯技術(shù)在棉花上的成功應(yīng)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(jī)，由于多倍體物種的基因組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基因組測(cè)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(shì)機(jī)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(dá)與調(diào)控等。
劉旭表示，上述問(wèn)題嚴(yán)重制約了多倍體優(yōu)勢(shì)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(cè)序?yàn)榻鉀Q上述問(wèn)題提供了難得的機(jī)遇。
為此，專家們認(rèn)為，我國(guó)應(yīng)該抓住時(shí)機(jī)，加強(qiáng)領(lǐng)域研究。各單位應(yīng)相互協(xié)作，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，協(xié)同攻關(guān)，為我國(guó)相關(guān)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究及作物生產(chǎn)作出貢獻(xiàn)。
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