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利用2018年发布的完整小麦基因组图谱,再结合来自多个国家的小麦育种系的现场测试数据,一个国际科学家团队已经确定了重要的小麦产量和抗病性新的染色体区域,并创建了可免费获取的遗传资源40,000多个小麦品系的信息和标记。

今天在《自然遗传学》上报道的结果将加快全球努力,以培育更具生产能力和气候适应力的面包小麦,这种面包小麦是世界粮食安全的重要作物,受到温度升高,真菌病原体迅速发展以及更频繁的威胁国际玉米和小麦改良中心(CIMMYT)的小麦科学家,新研究的第一作者Philomin Juliana说,干旱。

朱莉安娜说:“这项工作直接将小麦基因组参考图与小麦谱系以及来自CIMMYT全球小麦育种网络的大量田间数据联系起来。”“该网络反过来又与全球200多个育种计划和研究中心相连,并为世界近一半的麦地上播种的品种的产量和其他关键性状做出了贡献。”

作为超过25亿人的主食,小麦提供了全球人类饮食热量和蛋白质的20%,对于北非和南亚等地区亿万穷人的营养和粮食安全至关重要。

CIMMYT小麦育种专家,研究的相应作者Ravi Singh表示:“当今的农民和社会面临着养活不断增长的快速城市化人口的新挑战,而小麦是这一问题的集中体现。”“较高的温度阻碍了主要小麦产区的单产,极端天气事件屡见不鲜,农作物疾病正在蔓延并变得更加致命,土壤和水正在枯竭。”

朱莉安娜(Juliana)说,这项研究结果为应用基因组选择方法铺平了道路,这种方法已经改变了奶牛饲养业,从而提高了小麦的育种效率。

朱莉安娜说:“分子标记的使用越来越便宜;同时,涉及数千代小麦植物的田间测试和选择成本很高。”“基于全基因组标记的选择可以帮助育种者准确地识别早期育种的优良品系,并在温室中测试幼苗,从而补充和简化田间试验。”

这项新的研究发现,基因组选择对于提高小麦的最终用途质量和抗茎锈病尤其有效,茎锈病的病原菌已经以高毒力的新种进化并传播。

CIMMYT全球小麦计划的负责人汉斯-约阿希姆·布劳恩(Hans-Joachim Braun)表示,这项新研究还记录了CIMMYT及其合作伙伴在全球范围内进行公共育种工作的有效性,表明改良后的小麦品种已经积累了有利于提高单产的多个基因变异。

“这项国际合作是世界上最大的由政府资助的小麦育种计划,它使全世界的农民受益,并提供高质量的小麦品系,这些小麦品系直接释放给无法运行成熟小麦的国家(例如阿富汗)繁殖计划。”

布劳恩说,这项研究结果有望为将来的小麦基因发现,分子育种和基因编辑提供支持。

高产和具有气候适应力的小麦品种将与资源效率更高的耕作系统一起,构成EAT-Lancet委员会最近关于转变全球食品体系的建议的策略3中所述的可持续集约化粮食生产的关键组成部分。大规模基因组学将在开发这些品种并保持领先于气候和疾病的粮食安全威胁方面发挥关键作用。

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