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JIPB | 宋纯鹏教授团队开发小麦族D基因组泛外显子组捕获技术体系促进粗山羊草优异基因资源发掘和利用

普通小麦是异源六倍体,然而由于只有极少数粗山羊草(节节麦)参与了六倍体小麦的形成,其D亚基因组的遗传多样性严重匮乏,远低于A、B亚基因组,是小麦品种改良的重要瓶颈。将祖先种粗山羊草的基因资源导入普通小麦创制衍生系,可以有效拓宽其遗传多样性,打破这一遗传瓶颈。然而,由于衍生系中粗山羊草渐渗片段高通量鉴定技术的欠缺及其基因组影响机制的认知局限,限制了粗山羊草渐渗优良基因育种的应用和效率。因此,亟需开发一种低成本、高通量和准确可靠的鉴定技术加速粗山羊草基因资源的发掘和利用。

近日,JIPB发表了河南大学宋纯鹏团队题为" An exome capture panel of the Triticeae D genome facilitates defining the introgression landscape of Aegilops tauschii-wheat derivatives "的研究论文(https://doi.org/10.1111/jipb.70106)。该研究基于现代小麦品种AK58与五个亚类代表粗山羊草(T093、AY61、XJ02、AY17、AL8/78)的参考基因组进行设计,采用迭代法提取不同基因组的基因编码区序列,整合形成102 Mb的探针序列,开发了一种经济高效、稳定可靠的小麦族D基因组泛外显子组捕获测序芯片ATPanExomeV1。该芯片可以捕获超过普通小麦和粗山羊草96%以上的基因组信息,在深度和覆盖度方面都展示出稳定的捕获性能。团队进一步开发了基于渐渗系与亲本共有差异位点比例的检测方法,无论是否有高质量的参考基因组,均可准确检测衍生系中源自于粗山羊草的渐渗片段,以及发生的结构变异与重组事件。利用一套粗山羊草T093-普通小麦AK58衍生的渐渗系群体,成功构建了全基因组水平的渐渗图谱,以株高性状为例,发掘到源自粗山羊草T093的Rht-D1和Rht8基因的独特单倍型,表明在现代小麦遗传背景下,利用未开发的粗山羊草优异基因单倍型进行渐渗育种可产生丰富的性状变异。ATPanExomeV1的广泛应用,将有助于推动小麦功能基因组学的深入研究,并为小麦育种中渐渗系种质资源的高效利用提供重要支撑。此外,本研究研发的渐渗片段分析方法同样适用于其他多倍体作物,为这些作物实现野生近缘种的基因组渗入和遗传改良提供了借鉴意义。(作者:李浩     审核:王磊)


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